人工晶体学报

作者：刘帅伟, 关春龙, 鲁云祥, 易剑, 江南, 西村一仁

单位：1.河南工业大学材料科学与工程学院,郑州 450001;；2.中国科学院宁波材料技术与工程研究所,海洋材料及相关技术重点实验室,浙江省海洋材料与防护技术重点实验室,宁波 315201

关键词：金刚石,抛光,富氧环境,材料去除率,去除机制,氧化,

基金：宁波市重大科技攻关项目(2021ZDYF020196,2021ZDYF020198)

金刚石独特的性能使其成为声、光、电、热等领域非常理想的应用材料,但其极低的材料去除率导致其加工时间极长,如何在保证抛光质量的前提下提高抛光效率一直是金刚石加工领域的热门课题。本文对常规环境与富氧环境下用金刚石砂轮抛光多晶金刚石进行了对比实验,发现在富氧环境下材料的抛光去除率达2.29 μm/h,是常规环境下抛光去除率0.25 μm/h的9倍以上,且表面质量良好。原子力显微镜表征结果表明,在30 μm×30 μm的测量范围内,富氧环境下抛光后的金刚石表面粗糙度Sa可达2 nm以下,SEM和TEM观测未发现明显的结构损伤。此外,借助XPS分析了金刚石抛光加工过程中的材料去除机制,发现在抛光加工过程中,金刚石在机械作用下表面会发生从sp3到sp2结构的相变,形成的相变层在机械和氧气的作用下被去除。同时发现在富氧环境下,相变层可以更快地被去除,说明氧化在金刚石材料去除过程中扮演着更重要的角色。

来源：2024年第12期

《人工晶体学报》期刊编辑部

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