目前，随着航空、航天和国防工业的发展，对能在高温环境下保持足够强度的微型零件或微特征的需求越来越多。微小型单晶零件由于其独特的耐高温性能具有广阔的应用前景。而镍基单晶高温合金只有一个晶粒，消除了高温应用环境中的薄弱环节晶界，使其相对于多晶高温合金具有更好的高温力学性能，被广泛应用于高温工作环境中。微磨削作为微尺度机械加工的最后一道工序，磨削后的表面质量直接影响到零件的使用寿命和力学性能。并且单晶高温合金内部没有晶界的存在，这使得单晶材料的机械加工过程不同于多晶材料，传统多晶材料中的依据弹塑性变形理论的沿晶界剪切滑移的磨削机理不适合单晶高温合金的微尺度磨削加工。而目前缺少对镍基单晶高温合金的微磨削相关理论与试验研究，难以指导实际的微磨削过程。因此，为了实现镍基单晶高温合金的微磨削加工并了解其磨削机理，本文采用理论和试验相结合的方法对镍基单晶高温合金微尺度磨削加工的材料断裂机理、磨削表面完整性、磨削力、磨削温度、微磨棒的磨损和工件再结晶等几个方面进行了探索性的研究。主要研究工作体现在以下几个方面:　　(1)本文介绍了单晶材料的晶体学特性，从单晶体原子结构方面探讨了镍基单晶高温合金微尺度磨削过程中的材料塑性变形机理，并进行了试验验证;此外，从磨削几何学方面建立了微尺度磨削过程中的单颗磨粒最大未变形切削厚度模型;并从晶体结构方面分析了单晶高温合金(001)晶面、(110)晶面和(111)晶面内的剪切模量和弹性模量的各向异性特性;另外，以材料剪切滑移理论为基础，分析了镍基单晶高温合金微磨削过程中的成屑机理和磨屑形态。　　(2)建立了镍基单晶高温合金微尺度磨削表面粗糙度的理论预测模型、响应曲面法预测模型及多元二次回归预测模型，并对试验测量值与模型预测值间的误差进行了对比分析;此外，还试验分析了微磨削工艺参数及单晶材料的各向异性对镍基单晶高温合金微磨削表面粗糙度的影响规律;另外，还使用Matlab仿真获得了不同磨削参数下的磨削表面三维仿真形貌和粗糙度值，并与磨削试验表面形貌及粗糙度值进行了对比分析。　　(3)基于微磨棒表层磨粒突出高度服从瑞利分布，建立了单颗磨粒的平均未变形切削厚度模型;基于此模型，建立了微尺度磨削的法向磨削力和切向磨削力的数学预测模型;此外，通过正交试验分析了磨削工艺参数对磨削力的影响主次，建立了微磨削力回归预测模型，并通过试验对法向磨削力及切向磨削力的数学预测模型及回归模型进行了试验验证;另外，通过单因素试验分析了磨削工艺参数及单晶材料各向异性对微磨削力的影响规律。　　(4)提出了适合镍基单晶高温合金微尺度磨削的磨削区温度测量方法，并通过单因素试验分析了磨削速度、工件进给速度和磨削深度对微磨削区温度的影响规律;此外，基于ABAQUS中的Hill模型，建立了镍基单晶高温合金的微尺度磨削的单颗粒仿真模型，得到了单晶高温合金微磨削过程中的温度场分布情况，并通过仿真分析了微磨削工艺参数及单晶材料不同晶面及同一晶面内的不同晶向对微磨削温度场的影响情况。　　(5)本文对镍基单晶高温合金微磨削的表面形貌及亚表面的塑性变形层进行了分析，研究了磨削工艺参数对表面形貌及亚表面塑性变形层深度的影响规律;此外，还研究了镍基单晶高温合金微磨削亚表面的显微硬度，并通过TEM显微镜从位错理论方面对微磨削表面硬化现象进行了理论分析;另外，通过模拟镍基单晶高温合金零件的高温工作环境，研究了微磨削工件高温工作环境中的磨削亚表面再结晶状况，分析了单晶材料各向异性对微磨削亚表面再结晶层的影响规律，并给出了控制或抑制单晶高温合金微磨削工件在应用过程中发生再结晶的控制措施。　　(6)本文分析了电镀CBN微磨棒磨削镍基单晶高温合金过程中的主要磨损形式和磨损机理，通过不同参数下的磨削试验分析了磨削参数及材料去除体积对磨棒磨损情况的影响;此外还分析了不同磨损情况下的微磨棒对微磨削过程中的磨削表面粗糙度、磨削力、磨削温度、亚表面塑性变形层厚度和磨屑形貌的影响。另外，采用声发射传感器对磨棒与工件的接触状态及微磨削过程进行了监测，研究了不同磨削参数对声发射信号均方根值的影响规律，并对磨棒不同磨损状态下的声发射信号进行了时域和频谱分析。　　本文从理论和试验方面对镍基单晶高温合金微磨削进行的探索和研究有助于了解单晶高温合金的微磨削机理，完善镍基单晶高温合金微尺度磨削的理论体系，对单晶高温合金的微型零件及微特征的加工具有一定的参考意义。