关键词：YAG晶体;;机械抛光;;磨粒团聚;;平面度;;表面粗糙度
摘 要：钇铝石榴石晶体(YAG)是激光晶体材料领域最常用的基底材料,通过掺杂稀土离子,可广泛应用于激光武器、激光加工与测量等方向。随着激光技术的不断发展,人们对激光晶体的表面质量与面形精度提出了更高的要求。表面粗糙度和平面度难以同时保证一直是制约YAG晶体加工质量的重点与难点。本文针对YAG晶体的研磨抛光制定了一整套工艺方案,旨在提出协调控制YAG晶体表面质量与面形精度的方法,主要内容如下:(1)研究了YAG晶体的机械研磨工艺,在粗研磨阶段确定采用W7的B_4C磨粒,精研磨阶段采用W2.5的Al_2O_3磨粒。通过对研磨盘转速、研磨压力和磨粒浓度做单因素实验,选择最优研磨工艺,加工得到平面度PV值为476 nm的表面。(2)研究抛光盘种类对YAG晶体表面损伤的影响,确定粗抛光阶段采用合成铜盘作为抛光盘,分析磨粒团聚对于晶体表面损伤的影响,在溶液中分别加入SDBS、PVP和CTAB,从宏观观测、Zeta电位、吸光度和磨粒粒径四个角度分析,得知在抛光液中加入质量分数为0.5%(wt)的SDBS能够有效阻止磨粒的团聚,使用研发的专用抛光液抛光,晶体表面损伤明显减少。(3)研究了YAG晶体的机械抛光工艺,在粗抛光阶段采用合成铜盘,磨粒为W0.3的Al_2O_3,经过抛光盘转速和抛光压力的单因素实验后,抛光45 min可以得到表面粗糙度RMS值为3.0 nm,平面度为86 nm的表面。通过有限元法分析抛光垫变形,选择IC1000/Suba IV型抛光垫进行精密抛光,磨粒采用Al_2O_3(W0.05),抛光30 min后可得到表面粗糙度Ra值0.7 nm左右,平面度为100 nm左右的表面,达到晶体加工指标。
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