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目次
書摘/試閱
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《碳化硅光學反射鏡超精密加工的基礎理論與方 法（精）》重點介紹碳／碳化硅（C／SiC）、硅／碳 化硅（si／SiC）兩相涂層、化學 氣相沉積碳化硅（CVDSiC）、反應燒結碳化硅 （RBSiC）和燒結碳化硅 （sSiC）等5種典型國產SiC光學材料光學面形加工的 基礎理論和工藝。
全書分為8章．主要介紹了5種典型SiC光學材料的機 械特性、顯微結構與 力學行為特性，C／SiC、RBSiC與SSiC3種坯體材料在 非球面磨削過程中 的去除機理，碳化硅反射鏡研磨工藝參數對材料去除 率、表面粗糙度和亞表 面裂紋深度的影響規律，SiC光學材料的傳統拋光、 芬頓輔助拋光、磁流變 拋光與離子束拋光的加工特性，以及一些加工實例。
李圣怡、戴一帆等專著的《碳化硅光學反射鏡超 精密加工的基礎理論與方法（精）》可供從事空間光 學設計與制造，光學加工、超精密加工與測量，光 學精密儀器等精密工程領域研究的科技人員參考，也 適合高等院校相關專 業的師生閱讀。
全書分為8章．主要介紹了5種典型SiC光學材料的機 械特性、顯微結構與 力學行為特性，C／SiC、RBSiC與SSiC3種坯體材料在 非球面磨削過程中 的去除機理，碳化硅反射鏡研磨工藝參數對材料去除 率、表面粗糙度和亞表 面裂紋深度的影響規律，SiC光學材料的傳統拋光、 芬頓輔助拋光、磁流變 拋光與離子束拋光的加工特性，以及一些加工實例。
李圣怡、戴一帆等專著的《碳化硅光學反射鏡超 精密加工的基礎理論與方法（精）》可供從事空間光 學設計與制造，光學加工、超精密加工與測量，光 學精密儀器等精密工程領域研究的科技人員參考，也 適合高等院校相關專 業的師生閱讀。
名人/編輯推薦
國防科學技術大學精密工程研究室成立于1981年。30多年來，開展了諸如超精加工機床研制、超精密磨削、光學研磨拋光、大中型和微型光學零件制造、微機電與微系統等領域的研究工作。在2004～2009年期間承擔了973計劃項目，針對大中型光學非球面鏡的制造和檢測新技術的基礎理論進行了研究，取得了許多成果。從2011年開始，又承擔了973計劃項目“空間光學先進制造基礎理論及關鍵技術研究”。這個項目與中國科學院長春光學精密機械與物理研究所、中國科學院上海技術物理研究所、大連理工大學、哈爾濱工業大學、上海交通大學、蘇州大學等單位聯合進行，針對SiC光學材料大型反射鏡制造的基礎理論及關鍵技術進行系統研究。李圣怡、戴一帆等專著的《碳化硅光學反射鏡超精密加工的基礎理論與方法（精）》是研究的階段性成果，內容偏重于SiC光學材料反射鏡制造，包括最基礎的加工機理和模型、基本的實驗方法和結果，以及磁流變和離子束拋光等新技術對SiC材料加工適應性的研究。
目次
《微納制造的基礎研究學術著作叢書》序
前言
第1章緒論
1.1碳化硅反射鏡的應用優勢與制造過程中存在的難點
1.1.1碳化硅反射鏡的應用優勢
1.1.2碳化硅反射鏡制造過程中存在的難點
1.2碳化硅光學材料的研究與應用現狀
1.2.1碳化硅光學材料研究現狀
1.2.2碳化硅光學材料的應用現狀
1.2.3國內在碳化硅光學材料制備方面的研究進展
1.3碳化硅光學材料超精密加工的基礎理論
1.3.1基于機械作用的相關基礎理論
1.3.2基于化學、機械效應聯合作用的相關基礎理論
1.3.3基于原子間作用的相關基礎理論
1.4碳化硅反射鏡的加工技術
1.4.1傳統研拋
1.4.2超精密磨削
1.4.3計算機控制確定性研拋
參考文獻
第2章碳化硅光學材料特性與力學行為研究
2.1碳化硅光學材料的制備工藝與特性分析
2.1.1碳化硅光學材料的制備工藝
2.1.2碳化硅光學材料的機械特性
2.1.3碳化硅光學材料的組分與顯微結構分析
2.2碳化硅光學材料的力學行為試驗研究
2.2.1CVD SiC的印壓試驗與刻劃試驗研究
2.2.2 S SiC的刻劃試驗研究
2.2.3碳化硅復合光學材料的刻劃試驗研究
參考文獻
第3章碳化硅反射鏡坯體的非球面磨削機理與工藝
3.1碳化硅反射鏡坯體非球面磨削的材料去除機理
3.1.1非球面磨削方式
3.1.2單顆磨粒最大磨削厚度計算
3.1.3典型碳化硅坯體材料的磨削機理
3.2碳化硅反射鏡坯體材料磨削的亞表面損傷
3.2.1碳化硅坯體材料磨削亞表面損傷的研究方法
3.2.2典型磨削工藝參數下的亞表面裂紋深度
3.2.3 C/SiC磨削表面殘余應力研究
3.3碳化硅反射鏡坯體非球面磨削的精度控制
3.3.1非球面磨削誤差建模
3.3.2面形誤差傳遞函數
3.3.3誤差源辨識算法
3.3.4碳化硅反射鏡坯體非球面磨削誤差補償實例
3.4大口徑碳化硅反射鏡坯體非球面磨削工藝
3.4.1非球面磨削工藝路線的制訂
3.4.2加工結果
參考文獻
第4章碳化硅光學材料研磨去除機理與工藝
4.1碳化硅光學材料研磨加工的基礎理論
4.1.1研磨過程中單顆磨粒的載荷計算
4.1.2研磨效率模型
4.1.3研磨亞表面裂紋深度模型
4.2碳化硅光學材料研磨加工的材料去除機理
4.2.1研磨條件下單顆磨粒受力分析
4.2.2典型碳化硅光學材料的研磨機理分析
4.3碳化硅光學材料研磨加工的亞表面裂紋研究
4.3.1研究方法
4.3.2碳化硅光學材料的研磨亞表面裂紋構型
4.3.3工藝參數對于CVD SiC亞表面裂紋深度的影響規律
4.4碳化硅光學材料研磨加工的去除率與表面粗糙度研究
4.4.1工藝參數對于材料去除率的理論分析
4.4.2工藝參數對于材料去除率與表面粗糙度的試驗研究
4.5碳化硅光學材料研磨加工的工藝參數選擇
參考文獻
第5章碳化硅光學材料傳統拋光機理與工藝
5.1碳化硅光學材料傳統拋光的基礎理論
5.1.1均質碳化硅光學材料傳統拋光的理論分析
5.1.2多組分碳化硅光學材料傳統拋光高差平衡機制分析
5.2CVD SiC光學材料的超光滑拋光
5.2.1超光滑拋光表面形貌衍變及材料去除機理
5.2.2超光滑拋光表面粗糙度影響因素研究
5.2.3CVD SiC超光滑拋光實例
5.3S SiC光學材料的超光滑拋光
5.3.1S SiC拋光表面形貌衍變與材料去除機理
5.3.2超光滑拋光表面粗糙度的影響因素研究
5.3.3S SiC超光滑拋光實例
5.4碳化硅復合光學材料的超光滑拋光
5.4.1RB SiC超光滑拋光表面形貌分析及粗糙度變化規律
5.4.2Si/SiC兩相涂層超光滑拋光表面形貌分析及粗糙度變化規律
5.4.3RB SiC與Si/SiC兩相涂層拋光過程中的局部磨損
5.5碳化硅光學材料傳統拋光效率研究
5.5.1工藝參數對于CVD SiC拋光材料去除率的影響
5.5.2其他碳化硅光學材料的去除率研究
5.5.3基于表面粗糙度與拋光效率的工藝參數選擇方法
參考文獻
第6章碳化硅光學材料的芬頓輔助拋光機理與工藝研究
6.1碳化硅光學材料的芬頓輔助拋光機理研究
6.1.1芬頓反應理論概述
6.1.2碳化硅光學材料的芬頓輔助拋光機理研究
6.2碳化硅光學材料的芬頓輔助拋光材料去除機理分析
6.2.1碳化硅光學材料的芬頓輔助拋光去除機理
6.2.2碳化硅光學材料芬頓輔助拋光材料去除率仿真
6.3芬頓輔助拋光液配制工藝研究
6.3.1芬頓輔助拋光液配制方法
6.3.2芬頓輔助拋光去除函數穩定性
6.4碳化硅光學材料的芬頓輔助拋光基本工藝特性研究
6.4.1田口實驗方法設計
6.4.2工藝參數對去除率的影響
6.4.3工藝參數對表面質量的影響
6.4.4碳化硅光學材料芬頓輔助拋光工藝特性對比研究
6.5碳化硅光學材料的芬頓輔助拋光加工工藝流程及實例
6.5.1碳化硅光學材料芬頓輔助拋光加工工藝流程
6.5.2碳化硅光學材料芬頓輔助拋光加工實例
參考文獻
第7章碳化硅光學材料的可控柔體加工特性研究
7.1碳化硅光學材料的磁流變拋光特性研究
7.1.1磁流變拋光機理
7.1.2碳化硅光學材料的磁流變拋光適應性研究
7.1.3碳化硅光學材料磁流變拋光的影響因素分析
7.2碳化硅光學材料的離子束加工
7.2.1離子束加工材料去除機理概述
7.2.2碳化硅光學材料離子束加工適應性研究
7.2.3CVD SiC離子束加工的效率研究
參考文獻
第8章碳化硅反射鏡超精密加工工藝路線與應用實例.
8.1典型碳化硅反射鏡加工工藝路線的制訂與優化
8.1.1典型碳化硅反射鏡的加工工藝路線
8.1.2碳化硅反射鏡的加工工藝路線優化
8.2碳化硅反射鏡加工實例
8.2.1口徑180mm f／1.6 CVD SiC拋物面鏡的加工
8.2.2口徑202mmXlOmm S SiC平面反射鏡的加工
8.2.3口徑93mm S SiC超薄鏡的加工
8.2.4碳化硅復合光學材料的加工
參考文獻
前言
第1章緒論
1.1碳化硅反射鏡的應用優勢與制造過程中存在的難點
1.1.1碳化硅反射鏡的應用優勢
1.1.2碳化硅反射鏡制造過程中存在的難點
1.2碳化硅光學材料的研究與應用現狀
1.2.1碳化硅光學材料研究現狀
1.2.2碳化硅光學材料的應用現狀
1.2.3國內在碳化硅光學材料制備方面的研究進展
1.3碳化硅光學材料超精密加工的基礎理論
1.3.1基于機械作用的相關基礎理論
1.3.2基于化學、機械效應聯合作用的相關基礎理論
1.3.3基于原子間作用的相關基礎理論
1.4碳化硅反射鏡的加工技術
1.4.1傳統研拋
1.4.2超精密磨削
1.4.3計算機控制確定性研拋
參考文獻
第2章碳化硅光學材料特性與力學行為研究
2.1碳化硅光學材料的制備工藝與特性分析
2.1.1碳化硅光學材料的制備工藝
2.1.2碳化硅光學材料的機械特性
2.1.3碳化硅光學材料的組分與顯微結構分析
2.2碳化硅光學材料的力學行為試驗研究
2.2.1CVD SiC的印壓試驗與刻劃試驗研究
2.2.2 S SiC的刻劃試驗研究
2.2.3碳化硅復合光學材料的刻劃試驗研究
參考文獻
第3章碳化硅反射鏡坯體的非球面磨削機理與工藝
3.1碳化硅反射鏡坯體非球面磨削的材料去除機理
3.1.1非球面磨削方式
3.1.2單顆磨粒最大磨削厚度計算
3.1.3典型碳化硅坯體材料的磨削機理
3.2碳化硅反射鏡坯體材料磨削的亞表面損傷
3.2.1碳化硅坯體材料磨削亞表面損傷的研究方法
3.2.2典型磨削工藝參數下的亞表面裂紋深度
3.2.3 C/SiC磨削表面殘余應力研究
3.3碳化硅反射鏡坯體非球面磨削的精度控制
3.3.1非球面磨削誤差建模
3.3.2面形誤差傳遞函數
3.3.3誤差源辨識算法
3.3.4碳化硅反射鏡坯體非球面磨削誤差補償實例
3.4大口徑碳化硅反射鏡坯體非球面磨削工藝
3.4.1非球面磨削工藝路線的制訂
3.4.2加工結果
參考文獻
第4章碳化硅光學材料研磨去除機理與工藝
4.1碳化硅光學材料研磨加工的基礎理論
4.1.1研磨過程中單顆磨粒的載荷計算
4.1.2研磨效率模型
4.1.3研磨亞表面裂紋深度模型
4.2碳化硅光學材料研磨加工的材料去除機理
4.2.1研磨條件下單顆磨粒受力分析
4.2.2典型碳化硅光學材料的研磨機理分析
4.3碳化硅光學材料研磨加工的亞表面裂紋研究
4.3.1研究方法
4.3.2碳化硅光學材料的研磨亞表面裂紋構型
4.3.3工藝參數對于CVD SiC亞表面裂紋深度的影響規律
4.4碳化硅光學材料研磨加工的去除率與表面粗糙度研究
4.4.1工藝參數對于材料去除率的理論分析
4.4.2工藝參數對于材料去除率與表面粗糙度的試驗研究
4.5碳化硅光學材料研磨加工的工藝參數選擇
參考文獻
第5章碳化硅光學材料傳統拋光機理與工藝
5.1碳化硅光學材料傳統拋光的基礎理論
5.1.1均質碳化硅光學材料傳統拋光的理論分析
5.1.2多組分碳化硅光學材料傳統拋光高差平衡機制分析
5.2CVD SiC光學材料的超光滑拋光
5.2.1超光滑拋光表面形貌衍變及材料去除機理
5.2.2超光滑拋光表面粗糙度影響因素研究
5.2.3CVD SiC超光滑拋光實例
5.3S SiC光學材料的超光滑拋光
5.3.1S SiC拋光表面形貌衍變與材料去除機理
5.3.2超光滑拋光表面粗糙度的影響因素研究
5.3.3S SiC超光滑拋光實例
5.4碳化硅復合光學材料的超光滑拋光
5.4.1RB SiC超光滑拋光表面形貌分析及粗糙度變化規律
5.4.2Si/SiC兩相涂層超光滑拋光表面形貌分析及粗糙度變化規律
5.4.3RB SiC與Si/SiC兩相涂層拋光過程中的局部磨損
5.5碳化硅光學材料傳統拋光效率研究
5.5.1工藝參數對于CVD SiC拋光材料去除率的影響
5.5.2其他碳化硅光學材料的去除率研究
5.5.3基于表面粗糙度與拋光效率的工藝參數選擇方法
參考文獻
第6章碳化硅光學材料的芬頓輔助拋光機理與工藝研究
6.1碳化硅光學材料的芬頓輔助拋光機理研究
6.1.1芬頓反應理論概述
6.1.2碳化硅光學材料的芬頓輔助拋光機理研究
6.2碳化硅光學材料的芬頓輔助拋光材料去除機理分析
6.2.1碳化硅光學材料的芬頓輔助拋光去除機理
6.2.2碳化硅光學材料芬頓輔助拋光材料去除率仿真
6.3芬頓輔助拋光液配制工藝研究
6.3.1芬頓輔助拋光液配制方法
6.3.2芬頓輔助拋光去除函數穩定性
6.4碳化硅光學材料的芬頓輔助拋光基本工藝特性研究
6.4.1田口實驗方法設計
6.4.2工藝參數對去除率的影響
6.4.3工藝參數對表面質量的影響
6.4.4碳化硅光學材料芬頓輔助拋光工藝特性對比研究
6.5碳化硅光學材料的芬頓輔助拋光加工工藝流程及實例
6.5.1碳化硅光學材料芬頓輔助拋光加工工藝流程
6.5.2碳化硅光學材料芬頓輔助拋光加工實例
參考文獻
第7章碳化硅光學材料的可控柔體加工特性研究
7.1碳化硅光學材料的磁流變拋光特性研究
7.1.1磁流變拋光機理
7.1.2碳化硅光學材料的磁流變拋光適應性研究
7.1.3碳化硅光學材料磁流變拋光的影響因素分析
7.2碳化硅光學材料的離子束加工
7.2.1離子束加工材料去除機理概述
7.2.2碳化硅光學材料離子束加工適應性研究
7.2.3CVD SiC離子束加工的效率研究
參考文獻
第8章碳化硅反射鏡超精密加工工藝路線與應用實例.
8.1典型碳化硅反射鏡加工工藝路線的制訂與優化
8.1.1典型碳化硅反射鏡的加工工藝路線
8.1.2碳化硅反射鏡的加工工藝路線優化
8.2碳化硅反射鏡加工實例
8.2.1口徑180mm f／1.6 CVD SiC拋物面鏡的加工
8.2.2口徑202mmXlOmm S SiC平面反射鏡的加工
8.2.3口徑93mm S SiC超薄鏡的加工
8.2.4碳化硅復合光學材料的加工
參考文獻
書摘/試閱
5.2CVD SiC光學材料的超光滑拋光
5.2.1超光滑拋光表面形貌衍變及材料去除機理
采用掃描電鏡與輪廓儀觀察CVD SiC從研磨表面至拋光表面的形貌衍變過程，結合單顆磨粒劃痕深度，對CVD SiC拋光中的材料去除機理進行研究。試驗對象為口徑30mm×5mm的CVD SiC試件，其研磨工藝參數為：鑄鐵研磨盤、W7金剛石磨粒、壓強10kPa、相對速度0.38m/s;拋光工藝參數為：KSP 66A拋光模、W7金剛石磨粒、壓強10kPa、相對速度0.38m/s。
該試件研磨后的表面如圖5.7（a）所示，拋光表面形貌的衍變如圖5.7（b）～（d）所示。根據圖中所示可以發現：在拋光初期，工件表面較粗糙，表面高點與處于拋光模高點的磨粒劇烈作用，加之工件表面損傷層內的缺陷較多，在磨粒的作用下裂紋容易擴展并造成材料脫落，因此工件表面損傷層被迅速去除，在30min內表面粗糙度RMS值下降到17.74nm;當大部分工件表面損傷層被去除之后，工件與拋光模之間已經形成了一個較為平坦的接觸表面，接觸區域的增加與表面缺陷數目的減少導致工件表面材料的去除率有所減緩，在30～60min時間段內表面粗糙度RMS值由17.974nm下降到4.612nm，此時表面粗糙度RMS值的收斂還是比較明顯的；在60～180min時間段內，工件表面缺陷的數目已經很少，此時拋光主要是為了消除工件表面的個別缺陷，因此基本進入穩定拋光階段，材料去除率較低，表面粗糙度RMS值由4.612下降到2.966之后，已經基本達到該工藝參數所能獲得的最好表面粗糙度，繼續拋光表面粗糙度改善有限。觀察圖5.7（b）～（d），我們發現工件表面存在著大量的塑性劃痕，這些劃痕的深度在20nm以下（基于輪廓儀分析數據），根據圖2.8（b），我們可以判定磨粒對于工件無損表面（區別于表面裂紋層）的劃痕是完全塑性的。另外，根據式（5-19），我們可以求得該工藝條件下單顆磨粒所受的最大載荷為11.7mN（W7金剛石磨粒中的最大粒徑為15.5μm，由粒度分析儀測得），小于CVD SiC脆塑轉變的臨界載荷（150～180mN），因此在CVD SiC的穩定拋光過程中（即忽略從研磨表面到拋光表面這一過渡階段），材料去除機理為磨粒對工件表面的塑性劃痕作用。當然，在拋光初期階段，由于磨粒對工件表面損傷層的劇烈作用，可能出現材料的斷裂去除。
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