编号：CYYJ02573

篇名：硬脆材料平面研抛的材料去除机理研究进展

作者： 刘宁 朱永伟 李学 吴鹏飞

关键词： 硬脆材料 研磨 抛光 材料去除机理

机构： 南京航空航天大学机电学院

摘要： 硬脆材料具有膨胀系数低、强度高以及化学性质稳定等优点,被广泛应用于航空航天、光学器件和集成电路等重要领域。但其因高硬度、低韧性,在加工过程中极易发生脆性断裂,影响加工效率和表面质量。因此,实现硬脆材料的高效去除以获得低损伤的加工表面是当前硬脆材料加工面临的主要难题。研磨抛光加工是实现硬脆材料表面平坦化的常用加工方式,可以在保证较高材料去除率的同时获得纳米级的表面粗糙度。研磨加工时,工件材料在磨粒的切削、耕犁、挤压及划擦作用下被去除,该方式作用下的材料去除率较高,但容易造成严重的亚表面损伤。因此在后续的抛光加工中,通常利用化学抛光液与工件材料之间的化学反应来进一步消除损伤,提升表面加工质量。然而,研磨抛光工艺的加工系统复杂,影响因素众多,为了合理地调控加工工艺参数,需要对材料去除机理进行深入的研究。目前硬脆材料研磨抛光加工的材料去除机理大体可分为机械作用和化学-机械协同作用两个方面。其中机械作用下的材料去除形式表现为塑性域去除和脆性去除,化学-机械协同作用下的化学反应类型又可分为由摩擦作用引起的固相化学反应以及由化学抛光液导致的化学成键与断裂。本文介绍了硬脆材料平面研抛的常用加工方法,从机械作用和化学-机械协同作用两个角度综述了硬脆材料平面研抛的材料去除机理,指出了现阶段研究中存在的问题并对未来的研究方向进行了展望。