KDP无磨粒抛光微机械作用力学模型建立与仿真

无磨粒化学机械抛光是一种柔和的表面处理方法,可以有效去除磷酸二氢钾(KDP)晶体表面的小尺度飞切刀纹。在抛光过程中不使用磨粒,KDP晶体与抛光垫粗糙峰直接接触,两者之间相对运动,在表面接触应力的作用下,抛光垫对KDP晶体表面产生微机械作用,在实现材料去除和改善表面质量方面具有重要的作用。为了深入了解无磨粒化学机械抛光中微机械去除作用,文章通过研究表面接触应力分布和变化规律,对抛光过程中的微机械作用进行定量分析,建立了KDP晶体与抛光垫粗糙峰接触力学的数学模型并开展系统研究。根据Hertz理论对抛光过程中KDP晶体表面接触应力进行了计算与分析,研究了抛光压力、摩擦系数、抛光垫杨氏模量和抛光垫粗糙峰半径等抛光参数对微机械作用的影响规律,获得了不同抛光条件下最大许用抛光压力。结合实验结果,对KDP晶体与抛光垫之间的微机械作用进行了实验验证,进一步揭示了KDP晶体无磨粒化学机械抛光去除机理。

氧化铝陶瓷表面高度分布状态随抛光时间的变化规律与机理研究

利用化学机械抛光对氧化铝陶瓷进行加工,结合表面算术平均高度Sa和均方根高度Sq,研究偏斜度Ssk和陡度Sku随抛光时间的变化规律,分析光滑表面形成机理。结果表明:随着抛光时间的延长,Sa和Sq呈先快速下降后缓慢下降的规律;Ssk呈先下降后上升再波动的规律;Sku呈先上升后下降再上升的规律。塑性去除、晶粒断裂和晶粒脱落三种作用机理是表面高度分布变化的本质,其中塑性去除作用贯穿整个抛光过程,有利于形成光滑表面;而晶粒断裂和晶粒脱落则主要作用于较光滑表面,这也是Ssk和Sku在抛光后期呈波动变化的主要原因。