碳化硅(SiC)因其优异的物理化学特性被广泛应用于高端光学元件制造,但其高硬脆性和化学惰性导致加工过程存在效率低、易损伤等问题。本研究提出一种基于磁流变弹性体工具的化学机械抛光方法,通过有效融合材料表层氧化反应与机械去除行...碳化硅(SiC)因其优异的物理化学特性被广泛应用于高端光学元件制造,但其高硬脆性和化学惰性导致加工过程存在效率低、易损伤等问题。本研究提出一种基于磁流变弹性体工具的化学机械抛光方法,通过有效融合材料表层氧化反应与机械去除行为实现SiC的高效抛光。本研究结合单颗磨粒去除行为分析模型与芬顿催化反应原理,设计四因素三水平正交实验,探究抛光工具Fe_(3)O_(4)磁性颗粒质量分数、抛光液H_(2)O_(2)浓度、抛光速度及外部磁场强度等对Si C材料去除率和表面粗糙度的影响规律。通过理论分析与实验研究发现,抛光速度对材料去除率的影响最为显著(48.35%),而抛光液H_(2)O_(2)浓度对表面粗糙度的影响占主导作用(51.15%),在Fe_(3)O_(4)质量分数6 wt%、H2 O 2浓度9 wt%、抛光速度40 r/s及磁场强度300 m T的优化工艺参数实验条件下,SiC试件表面粗糙度由初始的1.688μm降至0.267μm,材料去除率可达3.842μg/h,揭示了氧化层生成速率与机械去除效率协同作用对磁流变弹性体工具抛光过程的影响规律,为复杂曲面SiC光学元件的可控柔性抛光提供了理论依据与工艺参考。展开更多
文摘碳化硅(SiC)因其优异的物理化学特性被广泛应用于高端光学元件制造,但其高硬脆性和化学惰性导致加工过程存在效率低、易损伤等问题。本研究提出一种基于磁流变弹性体工具的化学机械抛光方法,通过有效融合材料表层氧化反应与机械去除行为实现SiC的高效抛光。本研究结合单颗磨粒去除行为分析模型与芬顿催化反应原理,设计四因素三水平正交实验,探究抛光工具Fe_(3)O_(4)磁性颗粒质量分数、抛光液H_(2)O_(2)浓度、抛光速度及外部磁场强度等对Si C材料去除率和表面粗糙度的影响规律。通过理论分析与实验研究发现,抛光速度对材料去除率的影响最为显著(48.35%),而抛光液H_(2)O_(2)浓度对表面粗糙度的影响占主导作用(51.15%),在Fe_(3)O_(4)质量分数6 wt%、H2 O 2浓度9 wt%、抛光速度40 r/s及磁场强度300 m T的优化工艺参数实验条件下,SiC试件表面粗糙度由初始的1.688μm降至0.267μm,材料去除率可达3.842μg/h,揭示了氧化层生成速率与机械去除效率协同作用对磁流变弹性体工具抛光过程的影响规律,为复杂曲面SiC光学元件的可控柔性抛光提供了理论依据与工艺参考。
