KDP晶體不同加工表面損傷檢測與損傷機(jī)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(xué)系數(shù)、高的激光損傷閾值、低的光學(xué)吸收系數(shù)、高的光學(xué)均勻性和良好的透過波段等特點(diǎn)而被廣泛應(yīng)用于激光變頻、電光調(diào)制和光快速開關(guān)以及慣性約束核聚變等高技術(shù)領(lǐng)域。隨著科學(xué)技術(shù)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(rèn)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(zhì)量的因素較多，為有效的提高磨削加工質(zhì)量，對(duì)KDP晶體磨削去除機(jī)理及磨削產(chǎn)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(xiàn)的基礎(chǔ)上，參考硬脆材料的研究方法，對(duì)KDP晶體的加工損傷進(jìn)行了研究。利用光學(xué)顯微鏡及SEM等設(shè)備對(duì)由切割、研磨、拋光及磨削等加工后的KDP晶體表面進(jìn)行觀測；利用截面法、擇優(yōu)蝕刻法及角度拋光法對(duì)切割、研磨及磨削加工后

3、的KDP晶體亞表面損傷進(jìn)行了研究。同時(shí)，研究了各向異性及進(jìn)給量對(duì)磨削表面層質(zhì)量的影響，并通過劃痕實(shí)驗(yàn)對(duì)KDP晶體磨削加工損傷機(jī)理進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究。通過以上研究得到如下結(jié)論：不同加工方法加工出的試件表面質(zhì)量及亞表面損傷均有所不同；不同晶向上磨削表面質(zhì)量及劃痕表面層損傷均存在差異。由金剛石線切割產(chǎn)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(dá)到1.556n

4、m。采用＃600砂輪自旋轉(zhuǎn)磨削，當(dāng)進(jìn)給量分別為10μm/min和40μm/min時(shí)，磨削所產(chǎn)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(shí)，沿(001)晶面不同晶向磨削后的晶體表面質(zhì)量也呈現(xiàn)出一定的各向異性。KDP晶體(001)晶面劃痕實(shí)驗(yàn)表明，隨著徑向力的增加，劃痕表面從塑性去除為主轉(zhuǎn)變到脆性去除為主；亞表面首先產(chǎn)生大量位錯(cuò)然后出現(xiàn)中位及橫向裂紋，從而導(dǎo)致晶體損傷深度的增加及材料的脆性去除。同時(shí)，不同晶向上表