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

一種濕法制備技術(shù)利用珍珠巖尾礦制備珍珠巖拋光磨料。與傳統(tǒng)干法工藝相比 ,珍珠巖拋光磨料產(chǎn)品產(chǎn)率從 3 0 %提高到 70 %以上 ,顆粒粒度小于 15 0 μm ,而 0 -4 4μm粒級(jí)含量不到 10 %。粒度分布更加合理 ,完全滿足玻殼行業(yè)及相關(guān)行業(yè)的要求。濕法制備珍珠巖拋光磨料是珍珠巖加工業(yè)充分合理利用珍珠巖尾礦的十分有效的利用途徑。 提高硬質(zhì)合金刀片前刀面化學(xué)機(jī)械拋光(CMP)的材料去除率和表面質(zhì)量,采用6種不同硬度磨料(金剛石、碳化硼、碳化硅、氧化鋁、氧化鋯、氧化硅)對(duì)硬質(zhì)合金刀片CMP加工,采用表面粗糙度測(cè)量?jī)x和超景深三維顯微系統(tǒng)觀察拋光前后刀片的表面形貌,探討硬質(zhì)合金刀具CMP材料去除機(jī)制。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明:碳化硼磨料因粒徑分散性大,造成硬質(zhì)合金刀片表面劃痕較多;低硬度的氧化硅、氧化鋯、碳化硅磨料只能去除硬質(zhì)合金刀片表面局部劃痕區(qū)域;接近硬質(zhì)合金刀片硬度的氧化鋁磨料,可獲得較好的表面質(zhì)量;硬度的金剛石磨料在CMP加工時(shí),在硬質(zhì)合金刀片表面上產(chǎn)生機(jī)械應(yīng)力,促進(jìn)化學(xué)反應(yīng),獲得比其他磨料更高的材料去除率和更好的表面質(zhì)量。因此,在硬質(zhì)合金刀片粗加工時(shí)可以選用氧化鋁磨料,精加工時(shí)選用金剛石磨料。

采用霧化施液化學(xué)機(jī)械拋光（CMP）的方法,以材料去除速率和表面粗糙度為評(píng)價(jià)指標(biāo),選取適合硒化鋅拋光的磨料,通過(guò)單因素實(shí)驗(yàn)對(duì)比CeO2、SiO2和Al2O3三種磨料的拋光效果。結(jié)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(jìn)一步分析磨料粒徑對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的影響規(guī)律,表明100nm Al2O3拋光后的表面質(zhì)量,粗糙度Ra僅為2.51nm,300nm Al2O3的去除速率,達(dá)到1 256.5nm/min,但表面存在嚴(yán)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(xué)機(jī)械拋光相比,精細(xì)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。

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。