KDP晶體超精密加工表面力學(xué)性能的研究.pdf

1、壓痕實(shí)驗(yàn)和刻劃實(shí)驗(yàn)是測(cè)量脆性材料彈性、塑性和斷裂性能的簡(jiǎn)單方法。KDP(PotassinmDihydengenPhosphate，簡(jiǎn)寫KH2PO4)晶體作為一種優(yōu)質(zhì)的非線性光學(xué)材料目前廣泛應(yīng)用于激光頻率轉(zhuǎn)換器的電光開關(guān)中。KDP晶體具有易潮解、易碎等不利于光學(xué)加工的特點(diǎn)，目前國(guó)內(nèi)外廣泛采用單點(diǎn)金剛石切削技術(shù)。然而，到目前為止，在研究KDP晶體超精密加工機(jī)理時(shí)，人們很少關(guān)注KDP晶體表面力學(xué)性能方面的有關(guān)問(wèn)題，很難找到有價(jià)值的相關(guān)數(shù)據(jù)。<

2、br>　　本文首先通過(guò)納米壓痕實(shí)驗(yàn)獲得了KDP晶體近表層的力學(xué)性能，包括：彈性性能(彈性模量E)和塑性性能(納米硬度H)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：KDP晶體同一晶面不同晶向上的硬度和彈性模量呈現(xiàn)出強(qiáng)烈的各向異性并且都存在著壓痕的尺寸效應(yīng)現(xiàn)象，即隨著載荷的增加硬度和彈性模量值減小。然后分別利用Meyer定律、彈性恢復(fù)模型、PSR模型和修正的PSR模型對(duì)KDP晶體的納米壓痕尺寸效應(yīng)進(jìn)行了系統(tǒng)的分析。
　　其次，為了更好地理解近表層力學(xué)性能的變化

3、規(guī)律，確定KDP晶體最佳的切削方向，本文利用不同的公式對(duì)KDP晶體不同晶向的斷裂韌性值KIC進(jìn)行了計(jì)算，確定了KDP晶體容易發(fā)生脆性斷裂的晶體方向，分析了不同晶向斷裂韌性呈現(xiàn)出差異的主要原因。同時(shí)對(duì)KDP晶體超精密加工表面的殘余應(yīng)力rσ進(jìn)行了計(jì)算，分析了殘余應(yīng)力的產(chǎn)生原因。
　　最后，利用壓痕實(shí)驗(yàn)得到的材料性能參數(shù)，基于圣維南定理建立了KDP晶體的壓痕仿真模型。通過(guò)ABAQUS有限元分析軟件進(jìn)行了壓痕過(guò)程的有限元仿真，得到了KDP