超精密抛光加工技术己经成为实现集成电路特征尺寸跨入纳米级精度的关键技术和工艺，在这样的纳米量级加工过程中，材料的变形机理与宏观加工过程存在显著的不同，材料的变形与去除仅仅发生在几个至几百个原子层上，通过实验方法研究超精密抛光加工中工件材料的变形与去除机理变得十分困难。分子动力学是以离散介质力学理论方法为基础的仿真手段，通过高效的分析方法可以模拟纳米量级的微观加工过程，发现规律并解释机理，已成为目前研究超精密加工技术的主要方法之一。在超精密抛光加工研究方面，国内外学者普遍采用在面心立方晶体结构的单晶铜表面作用的磨粒二体接触抛光模型，但是由于二体接触抛光从本质上说相当于划痕过程的简化，没有准确的描述真实的抛光加工过程，进而难以深入分析抛光中材料的变形与去除机理。故本文建立了旋转金刚石纳米磨粒的三体接触抛光模型，通过对模拟结果的分析，研究了旋转磨粒对超精密抛光加工过程中材料的变形与除机理、材料内部缺陷的形成与运动、加工表面质量等方面的影响。本文具体就以下几个方面开展了研究：首先分析了旋转磨粒作用下的单晶铜工件内部形成的缺陷的种类与性质，探讨了超精密抛光加工中材料的变形与去除机理，即单晶铜工件在抛光深度由浅至深的变化中，材料的变形与去除机理依次为无磨损、压实和犁沟去除模式，大变形切削模式在磨粒有旋转速度时未见发生。单晶铜在外部载荷作用下，由表面原子堆积、内部多种缺陷的产生等方式来协调塑性变形，其中最重要的缺陷是位错，位错在激活产生后以滑移的形式沿特定的方向运动至工件表面或者底部，释放能量并且留下台阶变形。位错在运动中相互作用或与其它类型缺陷作用与影响，构成工件微观变形机理的基础。此外，本文还定性研究了抛光载荷-位移曲线波动的振幅、频率与材料内部两种重要的位错环的产生及运动间的关联和影响，即切向力的变化与单晶铜工件内部的表面滑移位错环的产生及运动相关，法向力的变化与体内滑移位错环的产生及运动相关。本文接下来进一步研究了抛光加工中旋转磨粒参数对工件变形和去除机理的影响，通过设计不同的旋转磨粒参数如磨粒旋转速度、旋转角度、抛光深度以及半径大小，对加工中的材料内部缺陷的产生、运动以及加工后的表面质量进行了对比研究。当旋转磨粒速度增大时，工件内部各类缺陷的数量及作用范围变大至一定波峰时呈现降低的趋势；当磨粒的旋转方向与前进方向不一致时，在其旋转方向同侧的工件内部会比另一侧产生更多的位错缺陷；当抛光深度增加时，工件内部各类缺陷出现的数量和频率增多；当磨粒尺寸增大时，相对抛光深度减小，各类位错数量增多，作用范围变大。此外本文采用不同的超精密抛光工艺参数，如旋转磨粒加工方向、加工晶面以及系统温度，对加工中的材料内部缺陷情况以及加工后的表面质量进行了对比研究。在旋转磨粒作用下，直接决定材料内部位错运动和表面形貌的因素是工件晶体结构的属性。为协调变形而于工件内部产生的位错的运动方向是特定的，沿着工件晶体结构类型所属的滑移系运动，多数位错的滑移方向会指向或接近工件的加工方向，少数位错沿着其它滑移方向。随着温度增加，单晶铜工件内部的空位类缺陷、各类滑移位错环以及不动位错数量明显增多。本文的研究工作既是对抛光加工中单晶铜材料的变形与去除机理的进一步深化，也是为更好的确定超精密抛光工艺参数而做的扩展补充。本文有关超精密抛光加工中材料变形与去除机理的研究和分析，将为超精密抛光加工技术提供更好的理论指导。