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蓝宝石具有良好的力学、热学、电学以及光学性能,被广泛用作军事航天工程、工业照明、精密仪表工业中的激光器窗口和反射镜、红外材料、半导体氮化镓、硅等外延生长的衬底材料以及绝缘衬底集成芯片等。近年来白炽灯逐步淘汰,LED灯成为最有可能取代白炽灯的照明灯具产品。同时蓝宝石开始应用到手机面板上,并表现出了巨大的商业前景。 但是由于蓝宝石工件材料高硬度、高脆性、高耐磨性等特点,同时蓝宝石工件形状精度又要求在微米以下,表面粗糙度要求达到纳米级,同时无亚表面损伤。加工效率和加工质量很难同时保证,给蓝宝石工件加工带来了巨大挑战。现阶段高精度、高质量的蓝宝石工件加工技术已为产业界所急需,被公认为21世纪先进制造技术的前沿。针对上述问题,为实现蓝宝石材料高效无损伤的加工,本文提出了面接触式的磁流变化学抛光方法抛光蓝宝石。采用面接触式抛光方式并在抛光过程中引入化学作用,以提高磁流变抛光蓝宝石的效率。 本文对国内外蓝宝石超精密加工技术及设备现状进行了综述性介绍,分析了当前在超精密加工蓝宝石过程中存在的问题及相关解决方法。通过分析磁流变抛光的特点,在传统磁流变抛光的基础上提出了磁流变化学抛光方法。分析了磁流变化学抛光法的优势。分析了蓝宝石的化学反应情况,针对用于抛光的磁流变液的要求,采用不同的磨粒,配制了6种磁流变化学抛光液。通过对比这6种化学抛光液的抛光效果,提出了一种比较有效的硅胶氧化铝磁流变化学抛光液。研究了工艺参数对磁流变化学抛光蓝宝石的影响,分析了加工过程中的表面质量变化。同时结合加工区域磁场分布情况、加工过程磨粒的相对运动轨迹、加工过程中抛光盘和工件的相对速度,分析了表面质量不一致的形成原因。并采用磁流变化学抛光液进行了磨削后蓝宝石薄片的亚表面损伤测试。