藍(lán)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(xué)和機(jī)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(dǎo)體芯片基板等高科技領(lǐng)域。隨著科技迅猛的發(fā)展,對(duì)藍(lán)寶石表面平整度要求越來(lái)越高,而化學(xué)機(jī)械拋光（CMP）是目前普遍的表面加工技術(shù),是公認(rèn)的可以實(shí)現(xiàn)全局平坦化拋光方法,所以用化學(xué)機(jī)械拋光對(duì)藍(lán)寶石表面的超精密拋光成為研究的熱點(diǎn)。在CMP中,拋光漿料和拋光磨料扮演著重要角色,對(duì)藍(lán)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(duì)藍(lán)寶石進(jìn)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(guò)掃描電子顯微鏡（SEM）、X射線衍射（XRD）等手段對(duì)樣品的形貌、物象等進(jìn)行表征。通過(guò)Zeta電位對(duì)拋光漿料的分散穩(wěn)定性進(jìn)行檢測(cè),通過(guò)原子力顯微鏡（AFM）對(duì)藍(lán)寶石拋光前后的表面粗糙度進(jìn)行檢測(cè)。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

超聲復(fù)合磨料振動(dòng)拋光方法對(duì)工件表面材料去除量與工件表面粗糙度的影響,分析了超聲復(fù)合磨料振動(dòng)拋光方法;并利用ANSYS Workbench軟件分別分析了超聲振動(dòng)條件下和超聲復(fù)合磨料振動(dòng)條件下工件表面結(jié)構(gòu)與應(yīng)力變化情況,同時(shí)在超聲復(fù)合磨料振動(dòng)條件下通過(guò)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證超聲復(fù)合磨料振動(dòng)拋光技術(shù)對(duì)工件表面材料去除量與工件表面粗糙度的影響程度。結(jié)果表明:超聲復(fù)合磨料振動(dòng)條件下工件表面位移小于超聲振動(dòng)條件下的工件表面位移,超聲復(fù)合磨料振動(dòng)條件下工件表面應(yīng)力大于超聲振動(dòng)條件下的工件表面應(yīng)力;在超聲復(fù)合磨料振動(dòng)條件下,影響工件表面粗糙度顯著的因素是磨料質(zhì)量分?jǐn)?shù),影響工件表面材料去除量顯著的因素是拋光時(shí)間,且磨料質(zhì)量分?jǐn)?shù)為30%、拋光時(shí)間為4 h時(shí),拋光效果。

隨著光學(xué)、光電子學(xué)及數(shù)碼產(chǎn)品的蓬勃發(fā)展，K9玻璃已在諸多領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。由于K9玻璃屬于硬脆材料，在加工過(guò)程中極易發(fā)生脆性破壞，傳統(tǒng)加工技術(shù)難以獲得超光滑高質(zhì)量的表面。近年來(lái)，固結(jié)磨料化學(xué)機(jī)械拋光技術(shù)以其工藝可控性強(qiáng)、加工效率高、加工成本低以及綠色環(huán)保等一系列優(yōu)點(diǎn)受到越來(lái)越多的關(guān)注。本文采用顯微硬度方法分析了化學(xué)機(jī)械研拋中研拋液對(duì)K9玻璃表層硬度的影響，采用失重法對(duì)固結(jié)磨料研拋K9玻璃的材料去除過(guò)程中的機(jī)械與化學(xué)作用進(jìn)行了分離，利用正交實(shí)驗(yàn)的方法研究分析了各加工參數(shù)對(duì)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(duì)K9玻璃的化學(xué)作用采用去離子水和研拋液分別浸泡K9玻璃，測(cè)量并比較浸泡后K9的維氏硬度和壓痕對(duì)角線長(zhǎng)度，根據(jù)所測(cè)數(shù)值進(jìn)一步計(jì)算出K9玻璃表面生成的變質(zhì)層厚度，驗(yàn)證了研拋液對(duì)K9玻璃的化學(xué)作用和變質(zhì)層厚度隨浸泡時(shí)間的變化規(guī)律。研究表明：研拋液對(duì)K9玻璃有比較劇烈的化學(xué)作用，可以在K9玻璃表面形成變質(zhì)層，隨著浸泡時(shí)間的延長(zhǎng)變質(zhì)層的厚度逐漸增加但增加趨勢(shì)逐漸減緩

磨粒流拋光主要用于小尺寸和復(fù)雜結(jié)構(gòu)化表面的光整精加工。針對(duì)磨料參數(shù)選取僅靠其定性選擇原則和經(jīng)驗(yàn),導(dǎo)致一些工況的磨料選取不合理而嚴(yán)重影響加工質(zhì)量的問(wèn)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(xué)理論,采用模糊參數(shù)優(yōu)化建立了多目標(biāo)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(duì)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(guò)實(shí)際加工實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了該方法的合理性和可行性。 對(duì)磨料水射流拋光45鋼進(jìn)行了研究,分析了材料的去除機(jī)理,在已有材料去除模型基礎(chǔ)上,設(shè)計(jì)了正交實(shí)驗(yàn),對(duì)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(jìn)行了MATLAB數(shù)據(jù)分析,同時(shí)從材料去除機(jī)理方面對(duì)磨料粒度、射流壓力、橫向進(jìn)給速度、靶距、噴嘴沖蝕角度等加工參數(shù)對(duì)于拋光表面質(zhì)量和材料去除率的影響程度和影響趨勢(shì)進(jìn)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。