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随着太空激光雷达系统、高精度空间望远镜等空间应用技术的高速发展,反应烧结碳化硅(RB-SiC)作为理想的太空反射镜材料得到广泛关注与研究。但由于RB-SiC陶瓷材料有极大的硬度,同时由制备工艺决定其内部由两相性能不同组织构成,导致现有的加工技术难以制造出满足性能要求的RB-SiC反射镜。化学机械抛光(CMP)可以提高RB-SiC反射镜的研抛效率,同时抛光后的工件具有较好的表面质量。利用CMP技术加工RB-SiC是解决其难加工的思路之一。化学机械抛光(CMP)技术是利用化学与机械协同作用对工件进行去除,在研究RB-SiC化学机械抛光过程时,需要探讨芬顿氧化体系对烧结SiC表面同步改性的作用机理与效果,建立化学氧化改性模型,利用实验研究抛光液中不同参数的芬顿体系氧化液对RB-SiC同步氧化的影响规律。建立抛光去除模型,利用仿真研究不同抛光工艺参数下工件下表面的接触压力。建立化学机械协同实验,研究各参数改变对材料去除率与表面质量的影响,得出RB-SiC的最佳CMP条件参数。本文主要研究内容如下:(1)分析抛光液中化学成分对RB-SiC改性层厚度的影响,本文利用表面双向扩散原理与经典Deal-Grove氧化模型,建立RB-SiC中Si相和SiC相在芬顿氧化体系中的改性模型,计算改性速率、分析改性原理,在理论层面上探究不同氧化参数如催化剂种类、氧化剂浓度、温度、溶液PH对RB-SiC改性层厚度、氧化速度、氧化层表面形貌的影响。(2)通过实验研究RB-SiC表面同步改性机理。进行芬顿氧化体系改性RBSiC实验,分析氧化参数改变对芬顿反应中羟基自由基浓度的影响,然后采用基于芬顿反应的方法对RB-SiC进行表面同步氧化,通过评估RB-SiC表面的氧化反应层厚度来判断氧化反应的快慢,并利用单晶Si和单晶SiC进行统一氧化以探究催化剂种类、氧化剂浓度、抛光液pH以及氧化温度对RB-SiC同步氧化的影响规律,基于薄膜力学原理,探究改性后氧化层硬度随厚度的变化规律。(3)通过仿真研究去除过程中的接触应力。在CMP过程中,伴随化学改性过程的是机械抛光过程,在机械抛光过程中接触应力的变化会直接影响到材料表面去除速率与加工后的表面质量。基于RB-SiC工件与抛光垫直接接触状态下,利用Comsol有限元分析软件,建立RB-SiC工件的化学机械抛光模型,分析在抛光过程中,不同抛光压力、抛光垫厚度以及抛光垫弹性模量、泊松比下工件表面的接触应力分布规律以及工件表面的应力分布不均性。(4)RB-SiC材料去除实验。在化学与机械作用基础上,通过实验研究材料改性与机械去除协同作用下的材料去除率,并与纯化学作用和纯机械作用进行对比。设计交叉实验研究抛光压力,抛光垫种类以及抛光液中所用磨粒的不同属性对RB-SiC工件CMP的影响,根据结果对抛光工艺参数以及抛光液组分进行优化,获得RB-SiC较高材料去除率的最优CMP抛光参数。