单晶蓝宝石的摩擦化学抛光加工

摘要

为揭示抛光加工过程中SiO2磨粒与蓝宝石发生摩擦化学反应机理,结合摩擦化学理论和纳米压入测试方法,采用有限元模拟纳米压入下载后蓝宝石表面的应力分布,数值模拟结果表明:磨粒与蓝宝石接触后残留5～15GPa的应力,在此条件下发生固相反应所需的活化能会大大降低,其数值约为14.46KJ/mol,反应速率常数约为0.07～0.23μm/min.摩擦化学反应过程中,SiO2磨粒与蓝宝石的接触半径介于15～21nm,其变形量介于6.88～10.22nm.低载荷的压入试验结果表明:在忽略压头与磨粒的硬度、几何形状等引发误差条件下,单颗磨粒上的作用力应小于0.7mN,由此导致的Rt仍然高达38rim,其微观表面粗糙度Ra3.62nm(120×150μm)。