本文關(guān)鍵詞：硫化鋅晶體固結(jié)磨料拋光研究

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【摘要】：隨著紅外技術(shù)的快速發(fā)展,硫化鋅晶體廣泛應(yīng)用于紅外成像、紅外制導(dǎo)、紅外對抗等技術(shù)領(lǐng)域。由于硫化鋅具有軟脆特性,加工過程中容易在工件表面產(chǎn)生劃痕、微裂紋等表面缺陷,從而影響器件的性能和使用壽命。本文采用固結(jié)磨料拋光硫化鋅晶體,研究了硫化鋅晶體的材料去除機(jī)理,并對固結(jié)磨料拋光硫化鋅晶體的工藝進(jìn)行了優(yōu)化,開展的主要研究工作和獲得的成果如下:(1)研究了硫化鋅晶體的材料去除機(jī)理,建立了單顆磨粒的切深模型。采用顯微壓痕法測量得到硫化鋅晶體硬度為1.83 GPa,并利用經(jīng)典的臨界切深公式計(jì)算出硫化鋅晶體理論臨界切深ac=1.17μm。采用納米劃痕儀對硫化鋅晶體進(jìn)行單顆磨�？虅潓�(shí)驗(yàn),分析得出實(shí)際臨界切深ac=211.5 nm,對應(yīng)的臨界載荷為5.69 mN。單顆磨粒切深模型表明,磨粒切入工件深度與磨粒半徑R成正比,與拋光壓力P的2/3次方成正比。(2)開展了固結(jié)磨料拋光墊的優(yōu)化研究。采用單因素實(shí)驗(yàn)法研究了磨粒種類、磨粒粒徑和基體類型對硫化鋅晶體固結(jié)磨料拋光的影響。實(shí)驗(yàn)表明,金剛石磨粒獲得的材料去除率和表面質(zhì)量要優(yōu)于氧化鈰磨粒;粒徑2-4μm的金剛石磨粒獲得的晶體表面質(zhì)量最優(yōu),材料去除率高;A類基體拋光后的晶體表面無明顯劃痕和凹坑缺陷,表面質(zhì)量良好。拋光墊最優(yōu)參數(shù)選擇為:金剛石磨粒、粒徑2-4μm、A類基體。(3)對比研究了酸性拋光液和堿性拋光液對硫化鋅晶體固結(jié)磨料拋光的影響。堿性拋光液獲得的材料去除非常低,遠(yuǎn)不如酸性拋光液。檸檬酸拋光液能同時(shí)獲得優(yōu)的表面質(zhì)量和高的材料去除率,拋光后的晶體表面光滑,材料去除率為437 nm/min,表面粗糙度Sa值為4.22 nm。(4)采用正交實(shí)驗(yàn)法優(yōu)化了拋光工藝參數(shù)。實(shí)驗(yàn)研究了轉(zhuǎn)速、壓力、pH值和過氧化氫濃度對硫化鋅晶體固結(jié)磨料拋光的影響,綜合考慮表面粗糙度和材料去除率的最優(yōu)拋光參數(shù)為轉(zhuǎn)速80 r/min、拋光壓力20 kPa、拋光液pH值4、過氧化氫濃度0.5%,該參數(shù)條件下,獲得的硫化鋅晶體材料去除率為391 nm/min,表面粗糙度Sa值為2.7 nm,表面質(zhì)量優(yōu),無明顯凹坑和劃痕損傷。
【關(guān)鍵詞】：硫化鋅 固結(jié)磨料拋光 去除機(jī)理 拋光液 固結(jié)磨料拋光墊 正交實(shí)驗(yàn)
【學(xué)位授予單位】：南京航空航天大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TG580.692
【目錄】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-13
• 第一章 緒論13-25
• 1.1 引言13-14
• 1.2 固結(jié)磨料拋光技術(shù)14-19
• 1.2.1 固結(jié)磨料拋光技術(shù)簡介14-16
• 1.2.2 固結(jié)磨料拋光技術(shù)研究現(xiàn)狀16-17
• 1.2.3 親水性固結(jié)磨料拋光墊17-19
• 1.3 紅外光學(xué)晶體19-23
• 1.3.1 硫化鋅晶體的性質(zhì)及應(yīng)用19-21
• 1.3.2 紅外光學(xué)晶體的加工現(xiàn)狀21-23
• 1.4 本文主要研究內(nèi)容23-25
• 第二章 硫化鋅晶體塑性去除臨界條件研究25-36
• 2.1 維氏壓痕實(shí)驗(yàn)25-29
• 2.1.1 實(shí)驗(yàn)設(shè)置及設(shè)備25-26
• 2.1.2 顯微壓痕形貌26-27
• 2.1.3 硫化鋅物理力學(xué)性能27-29
• 2.2 納米劃痕實(shí)驗(yàn)29-31
• 2.2.1 實(shí)驗(yàn)設(shè)置及設(shè)備29-30
• 2.2.2 納米劃痕形貌及材料去除過程分析30-31
• 2.3 單顆磨粒靜態(tài)切深模型31-34
• 2.3.1 磨粒與工件的接觸模型31-33
• 2.3.2 數(shù)值仿真結(jié)果及分析33-34
• 2.4 本章小結(jié)34-36
• 第三章 固結(jié)磨料拋光墊的優(yōu)化研究36-47
• 3.1 固結(jié)磨料拋光墊優(yōu)化實(shí)驗(yàn)設(shè)置36-39
• 3.1.1 實(shí)驗(yàn)參數(shù)設(shè)置及設(shè)備36-38
• 3.1.2 研磨38-39
• 3.2 磨粒種類的選擇39-41
• 3.2.1 材料去除率39-40
• 3.2.2 表面形貌40-41
• 3.2.3 表面粗糙度和微觀表面形貌41
• 3.3 磨粒粒徑的選擇41-44
• 3.3.1 材料去除率42
• 3.3.2 表面形貌42-43
• 3.3.3 表面粗糙度和微觀表面形貌43-44
• 3.4 基體類型的選擇44-46
• 3.4.1 材料去除率44
• 3.4.2 表面形貌44-45
• 3.4.3 表面粗糙度和微觀表面形貌45-46
• 3.5 本章小結(jié)46-47
• 第四章 硫化鋅晶體的固結(jié)磨料拋光47-64
• 4.1 拋光液對硫化鋅拋光的影響47-54
• 4.1.1 實(shí)驗(yàn)設(shè)置及設(shè)備47
• 4.1.2 堿性組拋光結(jié)果及分析47-51
• 4.1.3 酸性組拋光結(jié)果及分析51-54
• 4.2 拋光參數(shù)的優(yōu)化實(shí)驗(yàn)54-62
• 4.2.1 實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)54-55
• 4.2.2 拋光參數(shù)對材料去除率的影響55-57
• 4.2.3 拋光參數(shù)對表面質(zhì)量的影響57-61
• 4.2.4 優(yōu)化及實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證61-62
• 4.3 本章小結(jié)62-64
• 第五章 總結(jié)與展望64-66
• 5.1 總結(jié)64-65
• 5.2 展望65-66
• 參考文獻(xiàn)66-71
• 致謝71-72
• 在學(xué)期間的研究成果及發(fā)表的學(xué)術(shù)論文72-73

【參考文獻(xiàn)】

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