基于XRD的超精密加工表面_亚表面损伤表征技术

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1、硕士学位论文基于XRD的超精密加工表面/亚表面损伤表征技术THEDAMAGECHARACTERIZATIONTECHNIQUEFORULTRAPRECISIONMACHINEDSURFACE/SUBSURFACEBASEDONXRD梁斌哈尔滨工业大学2017年6月国内图书分类号：TH161学校代码：10213国际图书分类号：621密级：公开工程硕士学位论文基于XRD的超精密加工表面/亚表面损伤表征技术硕士研究生：梁斌导师：张勇副教授申请学位：工程硕士学科：机械工程所在单位：机电工程学院答辩日期：2017年6月授予学位单位

2、：哈尔滨工业大学ClassifiedIndex:TH161U.D.C:621DissertationfortheMasterDegreeinEngineeringTHEDAMAGECHARACTERIZATIONTECHNIQUEFORULTRAPRECISIONMACHINEDSURFACE/SUBSURFACEBASEDONXRDCandidate：LiangBinSupervisor：AssociateProf.ZhangYongAcademicDegreeAppliedfor：MasterofEngineerin

3、gSpeciality：MechanicalEngineeringAffiliation：SchoolofMechatronicsEngineeringDateofDefence：June,2017Degree-Conferring-Institution：HarbinInstituteofTechnology哈尔滨工业大学工程硕士学位论文摘要KDP晶体是惯性约束核聚变工程中不可或缺的光学元件，因其激光损伤阈值较理论值相差过大，而显著地影响了其在工程应用中的性能。迄今为止，一个普遍为相关学者所接受的观点是超精密加工所引起

4、的表面/亚表面损伤乃是影响KDP晶体激光损伤阈值的主要因素之一。若要提高KDP晶体的激光损伤阈值，则需减少超精密加工表面/亚表面损伤，其最基础的部分就是对损伤进行有效表征。因此，本文以超精密加工表面/亚表面损伤表征为核心目的，以非破坏性检测方法为基本手段，探索在选定方法下的超精密加工表面/亚表面损伤的表征技术，为超精密加工质量的进一步提高奠定基础。本文选用的检测方法为共面掠入射的X射线衍射（XRD），其通常被用来研究薄膜晶体材料，将其用在超精密加工表面/亚表面损伤检测领域是一个创新性的应用。因此，本文首先根据晶体衍射理论

5、对超精密加工晶体材料的共面掠入射衍射进行理论研究，分别研究了理想单晶体、缺陷晶体的共面掠入射衍射。其中，缺陷晶体的结构变化是以晶面的变化为特征的，主要包含晶面的间距变化、位向变化（扭转、倾转）。其次，采用共面掠入射衍射方法对KDP的超精密加工表面/亚表面结构进行检测与分析，验证了本文提出的相关理论。最后，根据已验证的理论，对超精密加工表面/亚表面结构的X射线衍射结果进行分析，并进行了相应的损伤表征。本文创新性的采用了共面掠入射的X射线衍射（XRD）方法来检测超精密加工表面/亚表面损伤，提出并验证了缺陷晶体的间距变化晶面、

6、位向变化晶面，以及理想单晶体的共面掠入射X射线衍射理论。基于本文所述相关理论，对KDP晶体的超精密加工表面/亚表面损伤进行了表征，首次明确提出KDP晶体表面/亚表面的结构层次包含多晶层、择优取向层、晶格应变层。对多晶层、择优取向层的厚度进行了计算，不同加工条件得到的厚度有明显差异，最小值不低于3μm。此外，发现前两层的宏观内应力均为拉应力，且随进给速度、切削深度的增加而增大；而第三层的应力以拉应力为主，且存在一定的压应力。本文所述超精密加工表面/亚表面损伤表征技术，具有检测精度高、适用范围广、准确性高、不损伤试样等优点，

7、适用于多种超精密加工单晶材料，如单晶KDP、单晶SiC、单晶Si等。该技术对于超精密加工表面/亚表面损伤的去除、超精密加工质量的提高具有重要意义。关键词：损伤表征；XRD；超精密加工；表面；亚表面；KDP晶体-I-哈尔滨工业大学工程硕士学位论文AbstractKDPcrystalisanimportantopticalcomponentsusedininertialconfinementfusion,itsactuallaser-induceddamagethreshold(LIDT)ismuchlowerthanthe

8、theoreticalvalue,whichgreatlyinfluencedtheperformance.Itisgenerallybelievedthatthesurface/subsurfacedamageplaysanimportantroleinaffectingtheLIDT.Itisnecessaryt