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藍寶石具有高硬度（莫氏硬度9）、優異的耐腐蝕性以及良好的光學和機械性能,因此廣泛應用于固態激光器,精密抗摩擦軸承,紅外窗口,半導體芯片基板等高科技領域。隨著科技迅猛的發展,對藍寶石表面平整度要求越來越高,而化學機械拋光（CMP）是目前普遍的表面加工技術,是公認的可以實現全局平坦化拋光方法,所以用化學機械拋光對藍寶石表面的超精密拋光成為研究的熱點。在CMP中,拋光漿料和拋光磨料扮演著重要角色,對藍寶石的拋光質量有直接的影響。本文研究了將氧化鋁磨料分散于硅溶膠中獲得了穩定性及拋光性能均較好的拋光漿料。采用均相沉淀法制備出粒徑分別為320nm、500nm、1.0μm左右的球形氧化鋁磨料,采用直接沉淀法制備出粒徑320nm的不規則形貌的氧化鋁磨料,并將不同粒徑、形貌的氧化鋁對藍寶石進行拋光,得出粒徑為1.0μm的球形氧化鋁具有較佳的拋光效果。通過掃描電子顯微鏡（SEM）、X射線衍射（XRD）等手段對樣品的形貌、物象等進行表征。通過Zeta電位對拋光漿料的分散穩定性進行檢測,通過原子力顯微鏡（AFM）對藍寶石拋光前后的表面粗糙度進行檢測。主要結果如下:將氧化鋁磨料分散在硅溶膠中,體系的穩定

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,而且系統結構比傳統的磨料水射流拋光系統更加簡單,沒有管路、噴嘴損耗等。

隨著光學、光電子學及數碼產品的蓬勃發展，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生脆性破壞，傳統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保等一系列優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，根據所測數值進一步計算出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

磨粒流拋光主要用于小尺寸和復雜結構化表面的光整精加工。針對磨料參數選取僅靠其定性選擇原則和經驗,導致一些工況的磨料選取不合理而嚴重影響加工質量的問題,提出了一種磨料參數模糊優選的方法。該方法基于模糊數學理論,采用模糊參數優化建立了多目標磨料參數優選模型,結合磨料參數的選擇原則和磨料參數之間的影響建立了相對優屬度矩陣和權向量,從而量化了不確定性因素。后,通過實際加工實驗驗證了該方法的合理性和可行性。 對磨料水射流拋光45鋼進行了研究,分析了材料的去除機理,在已有材料去除模型基礎上,設計了正交實驗,對不同參數組合下磨料水射流加工45鋼的表面粗糙度、材料去除率進行了MATLAB數據分析,同時從材料去除機理方面對磨料粒度、射流壓力、橫向進給速度、靶距、噴嘴沖蝕角度等加工參數對于拋光表面質量和材料去除率的影響程度和影響趨勢進行了分析。終結合加工面表面粗糙度和材料去除率,選出45鋼拋光加工優加工參數組合。