磨削藍寶石基片的軟磨料砂輪的研制及性能研究.pdf

1、單晶藍寶石具有一系列優(yōu)良的性能，莫式硬度高達9，在軍事和民用領(lǐng)域具有廣泛的用途。由于其硬度大，傳統(tǒng)的平整化加工方法(研磨+拋光)存在加工效率低、難以實現(xiàn)自動化、污染環(huán)境等缺點，因此，國內(nèi)外專家學(xué)者一直致力于如何實現(xiàn)單晶藍寶石基片的高效、無損傷表面的超精密加工技術(shù)的研究。其中，采用固結(jié)磨料的超精密磨削技術(shù)是目前研究的熱點，并已取得了顯著的成果，但傳統(tǒng)的金剛石砂輪磨削不可避免的會在單晶藍寶石基片表面產(chǎn)生損傷，還需要后續(xù)的化學(xué)機械拋光去除損傷

2、層，反而降低了基片的加工效率。
　　 針對上述問題，為了高效無損地加工單晶藍寶石基片，本文提出了采用軟磨料砂輪磨削單晶藍寶石的加工方法，利用砂輪磨料、添加劑和單晶藍寶石之間的固相化學(xué)反應(yīng)和軟磨料的機械摩擦作用實現(xiàn)單晶藍寶石基片超光滑、低損傷磨削加工。根據(jù)單晶藍寶石的物理化學(xué)性質(zhì)，本文設(shè)計制造了超精密磨削單晶藍寶石基片的軟磨料砂輪，設(shè)計兩個軟磨料砂輪的組織成分，進行磨具的壓制和軟磨料砂輪的制造，并通過磨削修整試驗，驗證了兩個軟磨料

3、砂輪的實用性；進行了磨料和單晶藍寶石之間的固相化學(xué)模擬試驗，模擬磨削過程中的固相化學(xué)反應(yīng)，試驗表明，MgO和Fe2O3磨料都可以與單晶藍寶石發(fā)生固相化學(xué)反應(yīng)，為軟磨料磨削機理提供理論依據(jù)；進行了軟磨料砂輪磨削藍寶石基片的磨削性能試驗，結(jié)果表明，使用軟磨料砂輪可以實現(xiàn)對單晶藍寶石的超精密加工，軟磨料砂輪加工藍寶石有比金剛石砂輪更優(yōu)的加工性能，軟磨料砂輪加工后的藍寶石表面質(zhì)量可達表面粗糙度Ral.365nm，且軟磨料砂輪可以實現(xiàn)更小的表面材