随着航空航天事业的发展,对具有复杂型面的太空望远镜反射镜的面形精度和表面质量要求越来越高,需求量也越来越大。反应烧结碳化硅(RB-SiC)因其优异的物理、化学和机械性能成为大口径反射镜的主要材料之一。由于RB-SiC中硅相和SiC相存在硬度差异,必须对表面进行非晶硅改性后才能通过抛光获得超光滑表面。研究新的超光滑表面抛光方法,解决现有的超光滑表面抛光方法存在的抛光效率低、成本高和表面异常腐蚀等问题,对于大口径RB-SiC反射镜的超精密加工具有重要的意义。本研究提出一种应用新型水性粘弹性抛光流体的内循式超光滑表面抛光方法,基于抛光流体的流变性和壁面滑移特性研究,建立了流体本构方程,优选了流体配方和抛光工艺参数,实现了单晶硅和非晶硅的超光滑表面抛光。研制出了以吸水树脂与增稠剂复配水凝胶为载体的水性粘弹性抛光流体,证明了该抛光流体具有爬杆效应和挤出胀大现象,抛光流体中的磨粒不发生沉降,稳态粘度随着剪切速率先增大后减小;通过观测抛光流体的微观形貌,发现流体表面分布了大量磨粒,内部是三维网状结构;抛光流体的流变性实验研究发现流体的动态粘弹特性随着吸水树脂浓度的增大而增大,随着磨粒的质量分数增大而增大,随着磨粒的粒径增大而减小。通过Mooney法证明了该抛光流体具有壁面滑移特性,流体的壁面滑移速度随着剪切应力的增大而增大;选用PTT非牛顿流体本构模型,利用流体仿真软件Polymmat拟合了本构模型的系数,建立了水性粘弹性抛光流体的本构方程。利用流体动力学仿真软件Polyflow对抛光流体在抛光盘流道中的流动状态进行了数值仿真研究,分析了不同槽深、不同入口流量及不同壁面滑移条件对抛光流体的压力、壁滑速度、剪切速率的影响,为抛光工艺参数的选择与实验系统的搭建提供依据。研制了内循环式抛光系统。首先对研磨单晶硅表面进行抛光实验研究,获得了槽深、磨料种类、磨料粒径和质量分数对硅片表面粗糙度和材料去除率的影响规律,发现本抛光方法可通过磨粒对硅的塑性域材料去除方式获得光滑表面;对不同初始表面质量的单晶硅片进行了抛光,初始粗糙度Ra约为lOnm的硅片,粗糙度降低到6.18nm;初始粗糙度为约1nm的硅片,保持表面粗糙度基本不变的情况也实现了材料的去除;最后使用含粒径为3μm氧化铝磨料的粘弹性抛光流体对非晶硅改性层进行了抛光,粗糙度Ra由3.12nm降低到1.64nm。