藍寶石具有高硬度（莫氏硬度9）、優(yōu)異的耐腐蝕性以及良好的光學和機械性能,因此廣泛應(yīng)用于固態(tài)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(lǐng)域。隨著科技迅猛的發(fā)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(shù),是公認的可以實現(xiàn)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(zhì)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(wěn)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(guī)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(wěn)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(jié)果如下:將氧化鋁磨料分散在硅溶膠中,體系的穩(wěn)定

磨粒流拋光主要用于小尺寸和復雜結(jié)構(gòu)化表面的光整精加工。針對磨料參數(shù)選取僅靠其定性選擇原則和經(jīng)驗,導致一些工況的磨料選取不合理而嚴重影響加工質(zhì)量的問題,提出了一種磨料參數(shù)模糊優(yōu)選的方法。該方法基于模糊數(shù)學理論,采用模糊參數(shù)優(yōu)化建立了多目標磨料參數(shù)優(yōu)選模型,結(jié)合磨料參數(shù)的選擇原則和磨料參數(shù)之間的影響建立了相對優(yōu)屬度矩陣和權(quán)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(chǔ)上,設(shè)計了正交實驗,對不同參數(shù)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(shù)據(jù)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(shù)對于拋光表面質(zhì)量和材料去除率的影響程度和影響趨勢進行了分析。終結(jié)合加工面表面粗糙度和材料去除率,選出45鋼拋光加工優(yōu)加工參數(shù)組合。

超硬磨料磨具以其優(yōu)異的磨削性能獲得機械加工領(lǐng)域普遍認可,但制約其進一步拓展應(yīng)用的主要原因之一是超硬砂輪修整極其困難。面對此難題,作者梳理目前超硬砂輪在工程應(yīng)用中的主要修整方法,分析其工作原理、技術(shù)演變、主要特點、應(yīng)用狀況,對先進修整技術(shù)進行闡述,后總結(jié)并展望三大結(jié)合劑超硬砂輪實用修整技術(shù)及發(fā)展趨勢。金屬結(jié)合劑超硬砂余量去除基本鎖定為電火花放電修整,小余量修整主要以普通磨具磨削法修整為主,細粒度超硬砂輪采用在線電解修整優(yōu)勢明顯;陶瓷結(jié)合劑超硬砂輪簡單直線修整逐漸被點輪修整取代,高陡度成型砂輪修整仍是金剛石滾輪;樹脂結(jié)合劑超硬砂輪多以磨削法修整為主,但科學實用修整技術(shù)仍需進一步研發(fā)。激光修整具有非接觸、高效、便利、易控、超長壽命等優(yōu)點,具有更加廣闊的發(fā)展前景;集機、電、聲、熱、化等多種方法于一體的復合修整也是超硬砂輪技術(shù)人員一直關(guān)注和研發(fā)的重點。

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(jié)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。