KDP晶體不同加工表面損傷檢測與損傷機理分析.pdf

1、KDP(磷酸二氫鉀)晶體，因其具有較大的電光和非線性光學系數、高的激光損傷閾值、低的光學吸收系數、高的光學均勻性和良好的透過波段等特點而被廣泛應用于激光變頻、電光調制和光快速開關以及慣性約束核聚變等高技術領域。隨著科學技術的不斷發(fā)展，要求這種功能晶體器件的尺寸規(guī)格越來越大，厚度要求越來越薄，加工精度和表面完整性也越來越高。然而，由于KDP晶體具有易潮解、硬度低以及各向異性等特性，是目前公認的難加工材料之一。KDP晶體的加工通常包括切割、

2、車削、磨削、拋光等。磨削是KDP晶體常用的加工方法之一，但由于磨削過程中影響表面質量的因素較多，為有效的提高磨削加工質量，對KDP晶體磨削去除機理及磨削產生的表面及亞表面損傷的檢測是十分必要的。 本文在閱讀大量參考文獻的基礎上，參考硬脆材料的研究方法，對KDP晶體的加工損傷進行了研究。利用光學顯微鏡及SEM等設備對由切割、研磨、拋光及磨削等加工后的KDP晶體表面進行觀測；利用截面法、擇優(yōu)蝕刻法及角度拋光法對切割、研磨及磨削加工后

3、的KDP晶體亞表面損傷進行了研究。同時，研究了各向異性及進給量對磨削表面層質量的影響，并通過劃痕實驗對KDP晶體磨削加工損傷機理進行了實驗研究。通過以上研究得到如下結論：不同加工方法加工出的試件表面質量及亞表面損傷均有所不同；不同晶向上磨削表面質量及劃痕表面層損傷均存在差異。由金剛石線切割產生的裂紋深度為85.59μm，利用＃3000砂紙研磨后的晶體損傷深度為19.32μm。通過選擇合適的拋光液及清洗方法，拋光表面粗糙度達到1.556n

4、m。采用＃600砂輪自旋轉磨削，當進給量分別為10μm/min和40μm/min時，磨削所產生的亞表面最大損傷深度值分別為7.41μm和8.96μm。采用平面磨削時，沿(001)晶面不同晶向磨削后的晶體表面質量也呈現出一定的各向異性。KDP晶體(001)晶面劃痕實驗表明，隨著徑向力的增加，劃痕表面從塑性去除為主轉變到脆性去除為主；亞表面首先產生大量位錯然后出現中位及橫向裂紋，從而導致晶體損傷深度的增加及材料的脆性去除。同時，不同晶向上表