超光滑抛光玻璃表面粗糙度为纳米量级,超精密抛光加工精度达到分子级或原子级。超光滑和超精密抛光新技术包括数控小工具抛光、应力盘抛光、浴法抛光、磁流变抛光、离子束抛光、电子束抛光、激光抛光和等离子辅助抛光等。本文重点阐述采用20KeV、1×1014. ions/cm2和1×1016. ions/cm2的N+离子对钠钙硅酸盐和铅玻璃进行离子束抛光的原理与工艺,抛光后粗糙度仅为几十纳米。采用高束流脉冲电子束抛光时,当束流超过1012 W/cm2时,玻璃表面Griffith裂纹扩张,粗糙度反而增加,必须严格控制抛光时电子束能量。
对采用传统沥青和聚氨酯抛光技术以及磁流变加工技术所加工的石英玻璃元件表面进行了实验。实验发现,传统抛光所加工石英元件表面层硬度大于磁流变(MRF)加工的表面层,其可能为传统加工与MRF不同的加工机理所导致。传统加工中材料的去除主要靠抛光粉颗粒与玻璃表面的正压力作用,其微观压强很高,足以引起石英的硬化或致密化。而MRF主要是剪切力引起材料去除,正压力很小,不能够达到引起石英致密化所需要的压强。抛光过程中,会同时发生机械作用的致密化和化学作用的离子交换,最终的表面性质由机械和化学作用同时决定。在MRF加工中,由于使用剪切力去除材料,因此机械致密化作用较弱,而化学作用较强,导致石英表面变小,折射率下降;而传统加工中机械作用较强,因此引起石英玻璃表面硬化,折射率增大。
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