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)越的非線性光學性能和較好的機械性能被廣泛的應用于慣性約束核聚變中。但KDP晶體具有質軟、易潮解、強各向異性和對溫度變化敏感等特性，同時具有較高的使用要求，使其成為公認的難加工材料之一。目前KDP晶體超精密加工最理想的方法是單點金剛石切削技術，但加工后會產生小尺度波紋和亞表面損傷等問題，影響其使用性能，因而相繼發(fā)展處磁流變拋光、無磨料水溶解拋光和離子束拋光等近乎無損傷的加工方式，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，并結合計算機數控光學表面成型(CCOS)技術對其進行了試驗研究。本文主要進行了如下工作:
　　根據KDP晶體的溶解特性，通過水滴溶解腐蝕試驗，揭示了KDP晶體微水霧溶解拋光的局部平坦化機理，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，會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一步溶解;同時在拋光墊和晶體間摩擦力作用下，晶體表面高點材料被去除，新的表面露出，繼續(xù)被溶解去除，而低點材料因為飽和溶液層的存在得以留存，隨著表面高低峰的差值逐漸減小，表面實現平坦化。
　　根據局部平坦化機理，并結合CCOS技術，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系統(tǒng)。以拋光中經典Preston方程為基礎，通過對拋光工具進行運動學分

4、析，建立了微水霧溶解拋光KDP的去除函數模型和駐留時間函數模型。
　　通過拋光工藝參數試驗發(fā)現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。工件的初始表面質量也對拋光后晶體表面質量有較大影響，在其他工藝參數相同條件下，初始表面越光滑越容易得到低表面粗糙的表面。據此，在兼顧拋光后的表面質量和加工效率的