對InP晶片進行了集群磁流變拋光實驗,研究了拋光過程中磨料參數(shù)（類型、質(zhì)量分數(shù)和粒徑）對InP材料去除速率和表面粗糙度的影響。實驗結果表明,InP晶片的去除速率隨磨料硬度的增加而變大,表面粗糙度受磨料硬度和密度的綜合影響;在選取的金剛石、SiC、Al2O3和SiO2等4種磨料中,使用金剛石磨料的InP去除速率,使用SiC磨料的InP拋光后的表面質(zhì)量。隨著SiC質(zhì)量分數(shù)的增加,InP去除速率逐漸增加,但表面粗糙度先減小后增大。當使用質(zhì)量分數(shù)4%、粒徑3μm的SiC磨料對InP晶片進行拋光時,InP去除速率達到2.38μm/h,表面粗糙度從原始的33 nm降低到0.84 nm。

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(chǎn)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(zhì)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。

隨著光學、光電子學及數(shù)碼產(chǎn)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(zhì)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(zhì)層厚度，驗證了研拋液對K9玻璃的化學作用和變質(zhì)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(zhì)層，隨著浸泡時間的延長變質(zhì)層的厚度逐漸增加但增加趨勢逐漸減緩

為解決多孔金屬結合劑CBN砂輪在高孔隙率下的強度下降問題,采用球形尿素顆粒為造孔劑,制作孔徑、孔形和孔隙可控的多孔金屬結合劑砂輪磨料層胎體,研究不同載荷情況下的孔隙率和孔隙排布等孔隙結構因素,對多孔金屬結合劑磨料層胎體力學性能的影響規(guī)律。結果表明:孔隙有序排布時的胎體彈性模量要小于孔隙無序排布的;胎體材料的屈服強度隨孔隙率增大而下降;在相同孔隙率下,孔隙有序排布的胎體,在縱向受壓、孔隙正向排布的情況下屈服強度更高。