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固结磨料研磨具有磨料利用率高、可控性好、对环境友好的优点,相比传统游离磨料研磨,能大大降低加工成本。采用金刚石固结磨料垫(FAP)研磨蓝宝石晶片,材料去除率下降趋势偏快,FAP自修整能力严重不足制约了其工业应用。受砂浆磨损实验启发,本文尝试往研磨液添加碳化硅颗粒办法,辅助磨屑提高FAP自修整能力,开展固结磨料加工蓝宝石新工艺研究,主要完成的工作和取得的成果如下:(1)系统分析了影响FAP研磨自修整的因素。工艺参数及FAP特性是影响自修整的两大关键因素。磨屑促进树脂基体的磨损,有助于提高FAP自修整能力。蓝宝石的高硬度使得磨屑细小,导致FAP自修整能力不足。在此基础上提出碳化硅砂浆辅助FAP研磨蓝宝石方法,取得良好的加工效果。从颗粒在液相体系中的沉降及分散两方面初步探索碳化硅研磨液的配制。数值模拟偏心距及转速比对研磨轨迹的影响,为研磨参数值选取提供参考。(2)探索砂浆辅助FAP研磨蓝宝石工艺中碳化硅颗粒作用机制。设计三组对比实验,分别为无磨料FAP+砂浆,FAP无砂浆,FAP+砂浆条件下研磨蓝宝石。从材料去除率,晶片表面质量及研磨后FAP表面形貌分析各自差异。结果表明:砂浆液中碳化硅颗粒研磨蓝宝石材料去除率很低,FAP无砂浆研磨方式次之,砂浆辅助FAP研磨方式最高,远大于前两者,而且具有良好保持性。结合对晶片表面微观起伏形貌及研磨后FAP表面金刚石分布分析,确定碳化硅颗粒切削作用弱,主要对FAP表面起到修整作用。(3)开展砂浆辅助FAP研磨蓝宝石衬底工艺优化。选取FAP硬度、碳化硅颗粒粒径、颗粒浓度及研磨压力四个因素,进行双因素实验。结果表明:材料去除率随研磨液中碳化硅颗粒浓度增加而提高,随碳化硅颗粒粒径增大而提高,随研磨压力的增加而提高;晶片表面粗糙度随碳化硅颗粒浓度增加呈现先降后升趋势,随碳化硅颗粒粒径增大而增加,随研磨压力增加而不断下降。硬度较硬的4#FAP,3%颗粒浓度,W10粒度的碳化硅颗粒,5psi的研磨压力条件下,获得较优加工效果。材料去除率达到482.0nm/min,表面粗糙度0.139μm,实现FAP高效精研蓝宝石。