编号：FTJS09959
篇名：YAG晶体研磨工艺与研磨后亚表面损伤研究
作者：马荣国 张庆礼 高进云 孙贵花 窦仁勤 韩松 张瑞 陈照 王小飞 张德明 孙彧 刘文鹏
关键词： 钇铝石榴石晶体 研磨 亚表面损伤 材料去除率 表面粗糙度
机构： 中国科学院合肥物质科学研究院 中国科学技术大学 先进激光技术安徽省实验室
摘要： YAG晶体是一种典型硬脆材料,莫氏硬度达8.5,常温下不溶于任何酸碱,加工难度较大。针对YAG晶体研磨加工,本工作提出一种分步研磨工艺。基于游离磨料研磨的方法,在研磨过程中逐级减小碳化硼(B4C)磨料粒径,选用磨料W40、磨料W28、磨料W14、磨料W7分步骤研磨,4种磨料的粒度范围依次为:40~28μm、28~20μm、14~10μm、7~5μm。通过研磨参数试验研究了每个步骤中研磨压力、研磨盘和摆轴转速、研磨液中B4C质量分数等参数对研磨效果的影响,得出最佳研磨参数;通过截面显微法测量出YAG晶体研磨后亚表面损伤的深度,确定后续抛光去除量,并探究了亚表面损伤深度hSSD与研磨后表面粗糙度Ra的关系。研究表明:当研磨压力为44.54 kPa、研磨盘和摆轴转速为60 r/min、研磨液中B4C质量分数为15%时,每个研磨步骤均取得最好研磨效果:磨料W40、磨料W28、磨料W14、磨料W7研磨的材料去除率分别为83.12、57.32、27.54、9.53μm/min,研磨后表面粗糙度Ra分别为0.763、0.489、0.264、0.142μm。截面显微法测量得出分步研磨后产生的亚表面损伤深度为3.041μm,需要在后续抛光中去除;此研磨参数下YAG晶体研磨后亚表面损伤深度与表面粗糙度的关系为:hSSD=41.46×Ra4/3,该研究可为YAG晶体元件的实际加工生产提供指导。
