本研究中涉及单颗粒划擦以及金刚石砂轮磨削2个实验。与前文理论分析相对应，单颗粒划擦硅碳棒实验是为了验证材料在不同载荷下的材料去除方式、裂纹延展方式以及硅碳棒内部结构的力学性能差异，金刚石砂轮磨削实验是为了探究不同磨削工艺参数对硅碳棒表面/亚表面损伤的影响。

       单颗金刚石磨粒划擦硅碳棒工件表面形成的划痕如图7a所示。由图7a可知:随着载荷的增大，从右到左分成塑性去除、塑脆性去除和脆性去除3个阶段。当单颗金刚石磨粒开始与工件接触时，接触应力极小，加工损伤以塑性耕犁条纹为主，在工件表面未观察到裂纹或破碎凹坑等脆性去除的特征，表明此阶段材料去除为塑性去除。由图7b可知:耕犁条纹并非完全按照磨粒前进方向加深，在部分区域未产生明显加工痕迹，这是由于接触应力未达到晶界临界断裂强度，接触应力被晶界组织消耗，裂纹拓展受到影响，说明在低接触应力下，硅碳棒晶界组织起到了抑制裂纹拓展的作用。随着载荷达到碳化硅晶界临界断裂强度，耕犁条纹变得更为明显，且沿其划痕两侧晶界拓展，材的去除机制从纯塑性去除转变为塑脆性去除。虽然此时碳化硅晶粒并未出现破碎，但石墨相和晶界与周围碳化硅晶粒在弹性模量以及断裂强度等物理性能上差异很大，当金刚石磨粒通过石墨相和晶界时，这些区域发生了不同程度的弹性变形，导致石墨相和晶界处形成间隙，从而引起断裂损伤。由前文中的赫兹公式、压头实际形状以及工件表面塑脆转变的形貌，可计算此时单颗磨粒加载到硅碳棒表面的应力为25.9 MPa。随着载荷的进一步增加，应力超出了碳化硅晶粒的极限载荷，裂纹开始在划痕表面拓展，逐渐形成断续的破碎凹坑，这些凹坑可能由晶粒或气孔破碎形成，标志着材料进人了脆性去除阶段，此时的应力为344.0 MPa。材料进人脆性去除阶段后，晶粒破碎面积增加，材料表面产生大面积的连续坑洞，并且裂纹沿划痕周围晶界以及气孔等结构拓展开来，进一步扩大了材料表面损伤面积。由单颗磨粒划擦实验可得出，硅碳棒内部结构的力学性能差异是导致材料在加工时裂纹损伤容易产生且延展的重要原因之一。http://www.zbqunqiang.cn/