金刚石具有非常高的硬度、极高的导热系数、宽透光波段、极小的摩擦系数、极强的化学惰性等非常优异的性质,在光学、热学、声学和电子半导体等高新科技领域有广阔的应用前景。然而通过化学气相沉积(Chemical vapor deposition, CVD)制备的金刚石膜表面峰谷高度差达80-100μm,无法满足使用要求。金刚石受到其高硬度及好的化学惰性等性质的限制,被称为自然界最难加工的材料之一。目前已有机械研磨、热化学抛光、高速摩擦抛光、化学机械抛光、激光抛光和离子束抛光等众多金刚石加工技术,但其存在去除效率低、表面质量差或加工成本高等问题。先进的加工工艺要求金刚石膜的粗、精加工分离,粗加工以获得高的去除效率,精加工为获得好的表面质量。高速摩擦抛光以热化学反应为基础,去除效率高,设备成本低,是一种非常有潜力的金刚石膜粗加工技术。本文针对目前高速摩擦抛光金刚石去除效率未达到期望水平、抛光盘磨损严重等问题,从金刚石石墨化理论出发,分析催化金属d电子“悬空轨道”与碳原子对应成键以促使金刚石分层石墨化的理论模型,并结合高速摩擦抛光对抛光盘材料的要求,设计了殷钢、非晶Fe48合金、Inconel600、NiCrFe合金、MnCu合金、MnNi合金和WMoCr合金等七种不同基体的抛光盘材料配方,通过机械合金化结合放电等离子烧结技术制备抛光盘,进行抛光试验。试验结果表明,用WMoCr合金抛光盘抛光金刚石膜时,金刚石膜的去除效率最高(达1.5μm/min),同时抛光盘的磨损率最低(为0.35mm3/min),磨削比最大；MnNi合金抛光盘对金刚石膜亦有较高的去除效率(达1.45μm/min),但其本身磨损较为严重；非晶Fe48合金抛光盘由于在抛光过程中发生晶化,磨损极为严重。进一步分析WMoCr合金抛光盘抛光金刚石膜前后金刚石膜、抛光盘及抛光产生的碎屑的微观形貌和相组分,发现抛光过程中并无机械破碎发生,而是以生成非金刚石相碳、金属碳化物和(或)金属碳氧复合物等化学去除方式为主,检测到微弱的石墨峰,初步验证了金刚石石墨化理论模型。高速摩擦抛光金刚石膜的过程及材料去除机理可以解释为,在摩擦热和催化金属的共同作用下,金刚石转变为非金刚石相碳,在热化学、氧化、扩散和机械的综合作用下被去除,以实现金刚石的抛光。