单晶金刚石纳米切削单晶硅过程中，刀具后刀面沟槽磨损严重影响着刀具的使用寿命和工件的表面质量。切削过程中生成的硬质粒子可能是造成沟槽磨损的重要原因。但硬质粒子的形成机理目前尚不清楚。本文应用分子动力学仿真手段，考虑单晶硅相变对温度变化的影响，对切削区域温度进行计算，进而从化学的角度，探讨切削过程中硬质粒子的生成机理。首先，考虑单晶硅相变能量对温度变化造成的影响，建立了单晶硅单向压缩分子动力学模型并进行压缩模拟。通过计算发现采样点处应力值达到β-Si相变阈值，而且通过配位数及晶格结构的径向分布函数分析也发现单晶硅由α-Si向β-Si转变。利用可视化软件处理，观察了相变硅原子的分布区域。通过对单晶硅相变发生过程自由能、焓变与温度关系的分析，从理论上对单晶硅相变能量变化进行探讨，证明了单晶硅相变是一个放热过程。通过计算单晶硅相变时释放的能量，结合相变区域温度变化，得到了温度与单晶硅相变能量的关系。其次，考虑切削区域存在单晶硅相变，建立了单晶金刚石刀具切削单晶硅分子动力学模型。通过计算切削区域单晶硅相变释放的能量，应用温度与单晶硅相变能量关系式，得到了切削区域温度。结合对刀具与工件晶格的共邻近原子分析，从切削区域温度与晶格破坏角度对碳化硅的生成机理进行探讨，认为在高温高压切削环境下，刀具与工件晶格结构被破坏，原子排列散乱，有利于硬质粒子的生成。最后，应用化学反应热力学理论，计算不同温度下硬质粒子生成反应的吉布斯自由能，发现切削区域温度达到了化学反应的温度阈值，证明碳化硅生成反应能够进行。通过对比不同化学反应的吉布斯自由能的大小，根据最小自由能原理，发现在切削时单晶硅被氧化后能够加快碳化硅的生成。