KDP晶體主要應(yīng)用在慣性約束激光核聚變和固體激光器系統(tǒng)中,但KDP晶體具有脆性低、易潮解、各向異性和對(duì)溫度敏感等特點(diǎn),是世界上公認(rèn)的典型難加工材料。目前主要使用單點(diǎn)金剛石飛切加工工藝對(duì)KDP晶體進(jìn)行加工,但是加工過(guò)程中產(chǎn)生的切削熱會(huì)嚴(yán)重影響工件的加工表面質(zhì)量與表面完整性,嚴(yán)重的影響了激光器的輸出功率與使役壽命。目前對(duì)KDP晶體飛切加工過(guò)程中的切削熱的產(chǎn)生于擴(kuò)散機(jī)理等缺乏系統(tǒng)的研究,切削熱對(duì)工件的表面質(zhì)量的影響機(jī)理尚不明確,實(shí)現(xiàn)KDP晶體高效高表面完整性的加工成為進(jìn)一步提升慣性約束核聚變與固體激光器元件制造領(lǐng)域的瓶頸。本文主要研究KDP晶體飛切加工過(guò)程中切削油對(duì)工件表面質(zhì)量的影響。首先基于KDP晶體力學(xué)性能與飛切加工特點(diǎn)分析并計(jì)算飛切過(guò)程中的切削力,然后基于熱量擴(kuò)散原理與流體對(duì)流換熱分析飛切過(guò)程中KDP晶體干式飛切加工與油潤(rùn)輔助飛切過(guò)程中的溫度場(chǎng)情況,最后依照飛切加工的特點(diǎn)與溫度場(chǎng)分布狀況,建立干式飛切加工和油潤(rùn)輔助飛切加工后工件的表面形貌模型。分析KDP晶體飛切加工過(guò)程中切削力時(shí),由于材料為脆性材料,對(duì)切削截面進(jìn)行彈性區(qū)域、塑性區(qū)域和脆性區(qū)域的劃分,根據(jù)不同區(qū)域的切削力的差異計(jì)算出準(zhǔn)靜... 

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【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

ICF三類KDP晶體元件及其在激光光路中的作用[5]

切削油進(jìn)行油潤(rùn)滑輔助飛切加工可以有效的抑制光學(xué)“疵脖的出現(xiàn)，降低KDP晶體元件的表面粗糙度，提高KDP晶體元件的表面質(zhì)量，從而獲得具有高表面質(zhì)量的KDP晶體元件。但目前國(guó)內(nèi)開展KDP晶體油潤(rùn)滑輔助飛切加工的相關(guān)報(bào)道，內(nèi)容不全面，沒(méi)有對(duì)KDP晶體油潤(rùn)滑輔助飛切加工技術(shù)進(jìn)行系統(tǒng)性的實(shí)驗(yàn)研究，缺少KDP晶體飛切加工過(guò)程中KDP晶體與切削油的作用機(jī)理。在使用切削油的過(guò)程中，加工表面會(huì)出現(xiàn)明顯的潮解現(xiàn)象，如圖1-2所示。潮解現(xiàn)象會(huì)嚴(yán)重的破壞表面形貌，降低晶體的光學(xué)性能[13]。60μm無(wú)潮解30μm潮解潮解區(qū)域圖1-2KDP晶體表面潮解現(xiàn)象對(duì)比圖[13]目前KDP晶體元件的激光損傷閾值低于該晶體固有激光損傷閾值，在相關(guān)的因素中發(fā)現(xiàn)KDP晶體元件的表面加工損傷對(duì)激光損傷閾值有著重要的影響。為了進(jìn)一步提高KDP晶體元件的表面質(zhì)量，提高其激光損傷閾值，需要對(duì)KDP晶體的加工工藝進(jìn)行進(jìn)一步的深入研究。因此，開展KDP晶體油潤(rùn)滑輔助飛切加工技術(shù)系統(tǒng)性的實(shí)驗(yàn)研究，分析油潤(rùn)滑輔助飛切加工過(guò)程中切削油對(duì)KDP晶體加工表面的作用機(jī)理，探究切削油對(duì)KDP晶體的溫度場(chǎng)以及工件表面形貌的影響，對(duì)于分析飛切加工過(guò)程中切削油的作用機(jī)理，提高KDP晶體工件的加工效率，提升KDP晶體元件加工表面質(zhì)量，優(yōu)化KDP晶體飛切加工工藝，從而獲得具有高表面完整性的KDP晶體元件，提高工件的激光損傷閾值并增加元件的使役壽命具有重要的理論意義。

哈爾濱工業(yè)大學(xué)工程碩士學(xué)位論文5為1.3GPa-1.7GPa。同時(shí)，他們還使用努氏壓頭測(cè)量KDP晶體(001)晶面內(nèi)不同晶向的硬度值，在(001)晶面內(nèi)晶體的努氏硬度變化范圍為1.6GPa-1.7GPa，隨后使用Antis模型和Evans模型計(jì)算KDP晶體的斷裂韌性，得到(001)晶面內(nèi)斷裂韌性的變化范圍為0.09-0.22MPa.m1/2,(001)晶面內(nèi)斷裂韌性的變化范圍為0.22-0.37MPa.m1/2[17]。(a)KDP晶體硬度(b)KDP晶體斷裂韌性圖1-4KDP晶體硬度與斷裂韌性測(cè)試結(jié)果[17]C.Guin等人使用壓痕技術(shù)以及擇優(yōu)腐蝕法對(duì)KDP晶體的塑性變形機(jī)理進(jìn)行研究，在室溫下觀察到KDP晶體的塑性變形主要為滑移，并指出KDP晶體內(nèi)部存在兩類滑移系：第一類滑移系為(110)、(101)、(112)以及(123)，其布氏矢量<111>/2；第二類滑移系為(010)，其布氏矢量<110>[18]。C.Kucheyev等人利用球形壓頭在KDP晶體不同晶面方向上進(jìn)行納米壓痕試驗(yàn)，在載荷-位移曲線的加載過(guò)程中觀察到了“pop-in”現(xiàn)象，如圖1-5為實(shí)驗(yàn)結(jié)果。作者指出壓痕曲線上的“pop-in”現(xiàn)象是因KDP晶體發(fā)生塑性滑移引起的，其中第一個(gè)“pop-in”起始點(diǎn)為塑性滑移的起始點(diǎn)[19]。

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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博士論文
[1]基于水溶解原理的KDP晶體超精密數(shù)控拋光方法[D]. 王旭.大連理工大學(xué) 2017

碩士論文
[1]KDP晶體切削過(guò)程熱行為分析與實(shí)驗(yàn)研究[D]. 馮可.電子科技大學(xué) 2019
[2]KDP晶體潮解機(jī)理及材料溶解可加工性試驗(yàn)研究[D]. 滕曉輯.大連理工大學(xué) 2007
[3]KDP晶體SPDT加工時(shí)冷卻液對(duì)表面質(zhì)量影響的研究[D]. 蘭志俊.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2006



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