YAG晶体研抛加工中的材料去除过程研究

发布时间：2023-05-12 21:07

　　激光器作为国防、工业和医疗等领域发展的关键器件,得到越来越广泛的应用,这也对激光器的使用性能提出了更高的要求。而激光晶片作为激光器的核心工作物质,其材料自身性质和加工质量决定着激光器的使用性能和使用寿命。如何高效高质量加工激光晶片已成为激光器制造技术中急需解决的关键问题。钇铝石榴石晶体(YAG)由于具有良好的光学性质,稳定的物理化学性质,易掺杂等优点而成为最有发展前景的激光晶体材料。目前,虽然针对YAG晶体的超精密加工工艺已开展了一定的研究,但仍难以获得无损伤加工表面。本文分析了YAG晶体研磨抛光阶段表面缺陷和亚表面损伤的演化过程及抛光液对材料去除的影响,改进“切片-研磨-抛光”加工工艺,以达到高效获得无损伤加工表面的目的。本文主要研究内容和结论如下:(1)基于工艺实验和理论计算分析了研抛过程中表面缺陷及亚表面损伤的演化过程。使用不同粒径氧化铝磨粒对YAG晶片进行研抛实验,分析了磨粒粒径对表面形貌、亚表面损伤深度及材料去除机理的影响。通过比较单颗粒载荷与产生中位裂纹的临界载荷,分析磨粒粒径对材料去除机理的影响,并基于压痕断裂力学理论分别建立亚表面损伤深度与磨粒粒径和表面粗糙度关系的理论...

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【学位级别】：硕士

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摘要
Abstract
1 绪论
    1.1 课题研究背景
    1.2 YAG晶体材料特性及制备方法
        1.2.1 YAG晶体材料特性
        1.2.2 YAG晶体制备方法
    1.3 激光晶体加工质量对使用性能的影响
    1.4 国内外研究现状
        1.4.1 YAG晶体加工工艺
        1.4.2 硬脆材料加工损伤研究现状
        1.4.3 化学机械抛光研究进展
    1.5 课题来源及主要研究内容
2 研抛过程中表面/亚表面损伤演化过程
    2.1 实验方案与表征方法
        2.1.1 实验方案
        2.1.2 表面加工缺陷观测方法
        2.1.3 亚表面损伤观测方法
    2.2 表面加工缺陷演化过程
    2.3 亚表面损伤演化过程
    2.4 加工损伤机理分析
    2.5 亚表面损伤预测模型的建立与验证
    2.6 本章小结
3 抛光液pH对材料去除的影响
    3.1 实验方案
        3.1.1 实验材料、设备及条件
        3.1.2 测量方法
    3.2 pH值对材料宏观去除效果的影响
    3.3 抛光液pH对化学反应机理的影响
    3.4 抛光液pH值对磨粒-晶片间机械作用的影响
    3.5 本章小结
4 表面亚纳米级划痕的产生及控制
    4.1 划痕产生机理
    4.2 加工参数对划痕的影响
        4.2.1 加载压力
        4.2.2 相对运动速度
    4.3 抛光垫类型对划痕的影响
    4.4 本章小结
5 基于表面质量的加工工艺优化
    5.1 粗抛光和半精抛光阶段
    5.2 精抛光阶段
        5.2.1 化学机械抛光
        5.2.2 抛光垫的修整
    5.3 本章小结
结论
参考文献
攻读硕士学位期间发表学术论文情况
致谢



本文编号：3814635