KDP晶体潮解抛光的实验研究

论文摘要

在惯性约束聚变固体激光驱动器、强激光武器及核武器等关键设备所需的众多光学元器件中,KDP晶体作为一种优质的非线性材料,被广泛地应用于激光和非线性光学领域。但由于其具有软脆、易潮解、对温度变化敏感等特点,给高质量的加工要求带来了极大的困难,目前被公认为最难加工的光学零件之一。为了探索软脆功能晶体材料KDP的超精密加工新方法,本文从KDP晶体易潮解的性质出发,研究晶体潮解的机理,研究利用潮解原理实现KDP晶体的抛光加工,最终获得一种新的超精密加工方法,并在此基础上配制抛光液,分析比较各工艺条件对抛光效果的影响。在本文中,首先通过对KDP晶体材料特性以及潮解机理的研究分析了KDP晶体潮解抛光的材料去除机理;并通过分析知道KDP晶体在纯水中的溶解速度很快并且很难控制,用纯水作为抛光液很难达到加工要求。为此本文对KDP晶体潮解抛光的抛光液配方进行了研究。选择乙醇作为水的稀释剂,并通过实验发现仅使用水和乙醇的混合液作为抛光液抛光KDP晶体得到的抛光效果不好,研究发现表面活性剂在化学机械抛光中起着重要作用,所以在抛光液中加入表面活性剂。用已选取的各个抛光液的成分配制不同成分比例的抛光液进行抛光实验,通过对抛光后材料去除率及表面粗糙度的分析,最终确定性能良好的抛光液组成。最后,通过对影响潮解抛光KDP晶体的去除率及表面质量的主要工艺参数的分析,选择了四个主要的工艺参数利用已经配制好的抛光液进行单因素实验。通过对抛光后的材料去除率以及表面粗糙度的分析,研究各参数对抛光效果的影响规律,并总结出了最佳的压力、抛光液流量等工艺条件,最后研究了抛光垫对抛光效果的影响。为潮解抛光KDP晶体技术的进一步深入研究奠定了基础。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 课题来源
• 1.2 课题研究的目的及意义
• 1.3 KDP晶体超精密加工技术研究现状
• 1.3.1 单点金刚石切削加工技术（SPDT）
• 1.3.2 超精密磨削技术
• 1.3.3 磁流变抛光技术（MRF）
• 1.3.4 KDP晶体潮解抛光的研究现状
• 1.4 本课题的主要研究内容
• 第2章 KDP晶体潮解抛光机理分析及实验方案设计
• 2.1 KDP晶体材料特性的分析
• 2.1.1 KDP晶体的结构
• 2.1.2 KDP晶体的性质
• 2.2 KDP晶体潮解抛光机理分析
• 2.2.1 KDP晶体潮解机理分析
• 2.2.2 KDP晶体潮解抛光材料去除机理
• 2.3 KDP晶体潮解抛光实验研究方案设计
• 2.3.1 抛光液的配方研究
• 2.2.3 影响抛光质量的各个因素的研究
• 2.4 实验设备和实验材料
• 2.5 本章小结
• 第3章 KDP晶体潮解抛光液配方研究
• 3.1 抛光液基本成分的选择
• 3.2 表面活性剂的选择
• 3.2.1 表面活性剂概述
• 3.2.2 表面活性剂的亲水亲油平衡性
• 3.2.3 表面活性剂在溶液中的性质
• 3.2.4 表面活性剂的实验
• 3.3 KDP晶体潮解抛光液的配制实验
• 3.3.1 实验条件及安排
• 3.3.2 水与乙醇的比例选择实验
• 3.3.3 表面活性剂的浓度选择实验
• 3.4 本章小结
• 第4章 KDP晶体潮解抛光的工艺实验研究
• 4.1 影响抛光效果的因素
• 4.2 工艺参数对抛光材料去除率的影响
• 4.2.1 抛光压力对抛光材料去除率的影响
• 4.2.2 抛光液流量对抛光材料去除率的影响
• 4.2.3 抛光盘转速对抛光材料去除率的影响
• 4.2.4 抛光各阶段去除率的变化
• 4.3 工艺参数对抛光表面粗糙度的影响
• 4.3.1 抛光压力对抛光表面粗糙度的影响
• 4.3.2 抛光液流量对抛光表面粗糙度的影响
• 4.3.3 抛光盘转速对抛光表面粗糙度的影响
• 4.3.4 抛光时间对抛光表面粗糙度的影响
• 4.4 抛光垫的修整对抛光效果的影响
• 4.5 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 致谢