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聚焦超聲換能器的使用特點,提出了一種新型磨料流拋光加工方法,即采用凹球殼聚焦超聲振動的方式在拋光液中產生聚焦磨料流拋光光學材料。先對聚焦超聲振動換能器的聲壓場進行了測量,證明了聲壓場具有顯著的聚焦特性,其中聲壓的值出現(xiàn)在焦距90 mm處;然后設計實驗,利用該裝備對碳化硅試件進行了拋光。結果表明:這一方法可以對光學材料進行拋光處理,不僅可以降低表面粗糙度和提高表面質量,而且系統(tǒng)結構比傳統(tǒng)的磨料水射流拋光系統(tǒng)更加簡單,沒有管路、噴嘴損耗等。

采用不同粒徑的W28和W7碳化硼（B4C）磨料對藍寶石晶片進行研磨和化學機械拋光。研究了不同粒徑的B4C磨料對藍寶石晶片研磨和化學機械拋光后的移除率、粗糙度、平坦度、彎曲度、翹曲度等參數(shù)的影響。結果表明:W28和W7的磨料有不同的研磨和拋光性能,在相同的加工條件下,使用W28的B4C磨料,移除速率較快,但研磨所得藍寶石晶片的損傷層較深,單面拋光20μm不足以去除其損傷層,拋光后表面劃痕較多,粗糙度較大（Ra=1.319 nm,Rt=2.584 nm）,表面有明顯起伏;而W7磨料的移除速率慢,研磨時間長,在單面拋光移除20μm后其損傷層全部移除,拋光所得藍寶石晶片平坦度略佳,拋光表面平整,粗糙度較?。≧a=0.194 nm,Rt=0.361 nm）,無明顯起伏,表面質量相對較高,適于精修平坦度。

采用霧化施液化學機械拋光（CMP）的方法,以材料去除速率和表面粗糙度為評價指標,選取適合硒化鋅拋光的磨料,通過單因素實驗對比CeO2、SiO2和Al2O3三種磨料的拋光效果。結果顯示:采用Al2O3拋光液可以獲得的材料去除率,為615.19nm/min,而CeO2和SiO2磨料的材料去除率分別只有184.92和78.56nm/min。進一步分析磨料粒徑對實驗結果的影響規(guī)律,表明100nm Al2O3拋光后的表面質量,粗糙度Ra僅為2.51nm,300nm Al2O3的去除速率,達到1 256.5nm/min,但表面存在嚴重缺陷,出現(xiàn)明顯劃痕和蝕坑。在相同工況條件下,與傳統(tǒng)化學機械拋光相比,精細霧化拋光的去除速率和表面粗糙度與傳統(tǒng)拋光相近,但所用拋光液量約為傳統(tǒng)拋光的1/8,大大提高了拋光液的利用率。

隨著光學、光電子學及數(shù)碼產品的蓬勃發(fā)展，K9玻璃已在諸多領域得到了廣泛的應用。由于K9玻璃屬于硬脆材料，在加工過程中極易發(fā)生脆性破壞，傳統(tǒng)加工技術難以獲得超光滑高質量的表面。近年來，固結磨料化學機械拋光技術以其工藝可控性強、加工效率高、加工成本低以及綠色環(huán)保等一系列優(yōu)點受到越來越多的關注。本文采用顯微硬度方法分析了化學機械研拋中研拋液對K9玻璃表層硬度的影響，采用失重法對固結磨料研拋K9玻璃的材料去除過程中的機械與化學作用進行了分離，利用正交實驗的方法研究分析了各加工參數(shù)對K9玻璃研磨和拋光的材料去除率及三維輪廓表面粗糙度影響，優(yōu)化K9玻璃的研磨拋光工藝。本文所完成的主要工作和研究成果如下：（1）研究了研拋液對K9玻璃的化學作用采用去離子水和研拋液分別浸泡K9玻璃，測量并比較浸泡后K9的維氏硬度和壓痕對角線長度，根據(jù)所測數(shù)值進一步計算出K9玻璃表面生成的變質層厚度，驗證了研拋液對K9玻璃的化學作用和變質層厚度隨浸泡時間的變化規(guī)律。研究表明：研拋液對K9玻璃有比較劇烈的化學作用，可以在K9玻璃表面形成變質層，隨著浸泡時間的延長變質層的厚度逐漸增加但增加趨勢逐漸減緩