机械工程学报

作者：王银惠, 梁志强, 赵文祥, 周天丰, 周海, 王西彬, 赵斌

单位：(1. 北京理工大学机械与车辆学院 北京 100081;2. 北京理工大学先进加工技术国防重点学科实验室 北京 100081;3. 盐城工学院机械工程学院 盐城 224051

关键词：蓝宝石,超精密表面,高温退火,修复,台阶结构,有序化；

基金：国家重点研发计划(2019YFB1311100)和国家自然科学基金(51975053)资助项目

通过化学机械抛光获得的超精密蓝宝石表面存在一定厚度的表面损伤层,直接制约蓝宝石元件性能的提升。为降低蓝宝石表层损伤层,研究了蓝宝石超精密抛光表面的热修复工艺。对超精密加工后蓝宝石进行热修复处理,分析了热修复对不同晶面蓝宝石表面微观形貌的影响规律。结合蓝宝石各个晶面原子排布规律,蓝宝石C面的晶层间距最大,相比其他晶面,C面蓝宝石的超精密抛光表面更易形成台阶结构;热修复后,A面、R面蓝宝石微观表面都呈现出有序分布的台阶状结构,M面蓝宝石表面形成薄片状微观结构;在热场作用下,蓝宝石表面原子发生移动,形成台阶状形貌;纳米压痕结果表明热修复后各个晶面蓝宝石的硬度和弹性模量都有一定程度增加;通过聚焦离子束定向提取热修复前后的R面蓝宝石表层纳米厚度的薄片,并在透射显微镜下观测其高分辨原子衍射图像,证实了热修复工艺使表层原子排布由非晶态向晶体有序化转变,同时表面微观形貌也出现了规律性特征,从而使加工表面晶格完整性提升。研究结果表明热修复能有效用于蓝宝石表层质量的提升。

来源：2023年第15期

《机械工程学报》期刊编辑部

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