软性粒子抛光石英玻璃的材料去除机理

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1、第24卷第7期光学精密工程V01．24No．72016年7月OpticsandPrecisionEngineeringJuly．2016文章编号1004—924X(2016)07—1623—09软性粒子抛光石英玻璃的材料去除机理刘德福，陈涛。，陈广林，胡庆(1．中南大学机电工程学院，湖南长沙410083；2．中南大学高性能复杂制造国家重点试验室，湖南长沙410083)摘要：基于阿伦尼乌斯原理和分子振动理论，分析了软性抛光粒子、石英玻璃和抛光垫之间的弹性与超弹性接触，研究了用软性粒子抛光石英玻璃的材料去除

2、机理。基于理论研究进行了大量的抛光试验，建立了软性粒子抛光石英玻璃的材料去除率模型。理论计算与试验结果表明：在石英玻璃化学机械抛光中，材料的去除主要由抛光粒子与石英玻璃的界面摩擦化学腐蚀作用来实现；单个抛光粒子压人石英玻璃的深度约为0．05nm，且材料去除为分子量级；石英玻璃表层的分子更易获得足够振动能量而发生化学反应实现材料的去除；抛光压力、抛光液中化学试剂种类和浓度以及石英玻璃试件与抛光盘的相对运动速度决定了软性粒子抛光石英玻璃的材料去除率大小。关键词：石英玻璃；化学机械抛光；软性抛光粒子；材料去除

3、机理；去除速率模型中图分类号：TQ171．731；TQ171．684文献标识码：Adoi：10．3788／OPE．20162407．1623MaterialremovalmechanismforfusedassbyusingsoftparticlesLIUDe—fu，弘，CHENTao，CHENGuang—lin，HUQing(1．CollegeofMechanicandElectricalEngineering，CentralSouthUniversity，Changsha410083，China；2

4、．StateKeyLaboratoryofHighPerformanceComplexManufacturing，CentralSouthUniversity，Changsha410083，China)*C0r]rPs0gauthor，E-mail：liudefu@CUS．edu．cnAbstract：OnthebasisofArrheniustheoryandmolecularvibrationtheory，theelasticandhyperelasticcontactamongthesoftpol

5、ishingparticles，fusedglassandthepolishingpadwasanalyzed，thenthematerialremovalmechanismoffusedglassusingsoftparticlesinpolishingprocesswasexplored．Accordingtothetheoreticalresearchmentionedabove，alotsofpolishingexperimentswerecarriedoutandamaterialremova

6、lratemodelwasestablished．TheoreticalcalculationandexperimentalresultsshowthatthematerialiSmainlyremovedbytheinterfacialtribo—chemica1effectbetweenpolishingparticlesandfusedglassinchemicalmechanicalpolishing．Thedepthofasingleparticleembeddingintothefusedg

7、lassis0．05nmandthematerialremovedbyasingleparticleisamolecularscale．Thesuperficialmoleculesoffusedglassareeasiertogainenoughenergytoimplementchemicalreactions，SOthatthematerialscouldberemovedeasily．Moreover，thepolishingpressure，thechemicalreagentsinpolis

8、hingliquid，andtherelativemovementspeedbetweenthefusedglassandthepaddeterminethemateria1removalrateoffusedglass．收稿日期：2016-01—13：修订日期：2016—03—12．基金项目：国家自然科学基金面上资助项目(No．51275534)；湖南省自然科学基金资助项目(No．2015JJ2153)光学精密工程第24卷性模量。如图3所