KDP晶體微水霧溶解拋光方法研究.pdf

1、KDP晶體（主要成分KH2PO4）因其優(yōu)越的非線(xiàn)性光學(xué)性能和較好的機(jī)械性能被廣泛的應(yīng)用于慣性約束核聚變中。但KDP晶體具有質(zhì)軟、易潮解、強(qiáng)各向異性和對(duì)溫度變化敏感等特性，同時(shí)具有較高的使用要求，使其成為公認(rèn)的難加工材料之一。目前KDP晶體超精密加工最理想的方法是單點(diǎn)金剛石切削技術(shù)，但加工后會(huì)產(chǎn)生小尺度波紋和亞表面損傷等問(wèn)題，影響其使用性能，因而相繼發(fā)展處磁流變拋光、無(wú)磨料水溶解拋光和離子束拋光等近乎無(wú)損傷的加工方式，但仍存在后續(xù)清理和加

2、工效率低等問(wèn)題。
　　本文基于KDP晶體易溶于水的特性，提出了KDP晶體微水霧溶解拋光新方法，該方法選用超聲霧化微水霧為拋光介質(zhì)，并結(jié)合計(jì)算機(jī)數(shù)控光學(xué)表面成型(CCOS)技術(shù)對(duì)其進(jìn)行了試驗(yàn)研究。本文主要進(jìn)行了如下工作:
　　根據(jù)KDP晶體的溶解特性，通過(guò)水滴溶解腐蝕試驗(yàn)，揭示了KDP晶體微水霧溶解拋光的局部平坦化機(jī)理，并提出了微水霧溶解拋光的基本原理。微水霧顆粒作用在KDP晶體表面時(shí)，會(huì)在晶體表面形成一薄液滴層，使晶體材料被

3、迅速溶解，并在交界處形成一近飽和溶液層，可有效的抑制晶體的進(jìn)一步溶解;同時(shí)在拋光墊和晶體間摩擦力作用下，晶體表面高點(diǎn)材料被去除，新的表面露出，繼續(xù)被溶解去除，而低點(diǎn)材料因?yàn)轱柡腿芤簩拥拇嬖诘靡粤舸妫S著表面高低峰的差值逐漸減小，表面實(shí)現(xiàn)平坦化。
　　根據(jù)局部平坦化機(jī)理，并結(jié)合CCOS技術(shù)，提出了KDP晶體微水霧溶解拋光基本原理，建立了KDP晶體微水霧溶解拋光試驗(yàn)系統(tǒng)。以?huà)伖庵薪?jīng)典Preston方程為基礎(chǔ)，通過(guò)對(duì)拋光工具進(jìn)行運(yùn)動(dòng)學(xué)分

4、析，建立了微水霧溶解拋光KDP的去除函數(shù)模型和駐留時(shí)間函數(shù)模型。
　　通過(guò)拋光工藝參數(shù)試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)隨著微水霧氣體水含量的提高材料去除率增大，但表面粗糙度會(huì)先減小后增大;隨著拋光壓力和拋光速度的增大材料去除率增大，而表面粗糙會(huì)隨拋光壓力的增加先增大后減小，隨拋光速度的增大而減小。工件的初始表面質(zhì)量也對(duì)拋光后晶體表面質(zhì)量有較大影響，在其他工藝參數(shù)相同條件下，初始表面越光滑越容易得到低表面粗糙的表面。據(jù)此，在兼顧拋光后的表面質(zhì)量和加工效率的