单晶金刚石具有优异的力学、电学、化学和光学特性，在超精密加工、微纳测量、微纳机电器件制造等领域被广泛应用。然而，在工业应用中作为自然界最高硬度材料的单晶金刚石在硬度远小于它的某些金属作用下，容易发生化学磨损，严重影响了单晶金刚石器件的制造和进一步应用。目前，现有对单晶金刚石化学磨损机制的研究仅停留在对宏观磨损现象的定性分析。对于原子层次的单晶金刚石去除机理及金属材料对单晶金刚石磨损的影响机制，尚未形成统一有效的解释和预测理论。因此，本文围绕单晶金刚石微观磨损机理展开了以下研究：
　　(1)针对单晶金刚石化学磨损在原子层次的发生机制，对单晶金刚石在金属摩擦作用下发生磨损的过程进行了分子动力学仿真研究。研究结果表明，在高温高载荷条件下，单晶金刚石磨损机制为石墨化和无定形化后以团簇形式高速率去除；而低温低载荷条件下，逐原子去除是单晶金刚石磨损的主要机制；
　　(2)利用过渡态理论分析了单晶金刚石逐原子去除机制下单原子去除过程。通过对单原子去除基元反应势能面的解析，建立了决定反应速率的关键参数反应势垒与单晶金刚石/金属反应界面距离的函数关系式。数学推导和数值仿真结果表明单晶金刚石磨损基元反应存在最小能垒，并在此基础上通过建立金属和单晶金刚石接触模型得到从最小能垒出发预测单晶金刚石磨损速率的公式；
　　(3)开发了基于能垒-界面距离函数关系获取基元反应最小能垒的搜索算法；通过量子力学计算获取金属Al(100)、Cu(100)和Fe(100)晶面与单晶金刚石(100)晶面作用下反应最小能垒，实现了不同金属对单晶金刚石磨损速率的预测，预测结果与现有单晶金刚石/金属摩擦作用的磨损速率数据在变化趋势上相一致；
　　(4)开展了单晶金刚石在四种纯金属Fe、Mn、Ta和W作用下发生磨损的实验研究。实验结果表明，宏观磨损速率、摩擦系数及磨损后单晶金刚石表面石墨化程度都符合已经建立的磨损模型的预测结果。