磷酸二氢钾（KDP）晶体凭借其优异的电光特性及非线性光学性能,成为能源和国防等领域高端装备中的关键光学材料,其作用和地位无可替代。然而,KDP晶体具有易潮解、脆性大、硬度低、强各向异性等一系列难加工特性,给其超精密加工带来了极大的挑战,而传统机械加工存在的亚表面损伤,严重制约了其激光损伤阈值这一关键使役性能指标的提升。探索KDP晶体的近无损伤超精密加工新技术,成为国内外专家学者研究的热点之一,而作者所在团队提出的基于KDP晶体水溶解特性的微纳潮解超精密加工新原理具有显著优势,并得到了越来越多学者和工程应用部门的认同与重视。本论文在作者所在团队前期研发的基于微乳液的微纳潮解超精密抛光方法基础上,针对晶体的结晶、溶解和生长的特征及原理,首次提出了晶体逆生长概念,指出:所谓的晶体逆生长,从物质输运角度,具有与生长过程高度相似的有序可控特征,不同于自然状态下的无序随机溶解过程。在此基础上,提出了 KDP晶体可控溶解微纳抛光机理,通过KDP晶体在欠饱和水溶液中可控溶解及抛光垫的机械协同作用,在不引入污染物前提下实现晶体材料的可控微纳去除加工。为证实KDP晶体可控溶解微纳抛光加工的可行性,试验研究了影响可控溶解材料去除的主要因素,给出了 KDP溶液浓度、温度及流动性等参数对KDP晶体可控溶解材料去除效率的影响规律。在上述可行性研究基础上,开展了 KDP晶体可控溶解表面平坦化方法研究,针对KDP晶体毛坯表面的宏观加工纹理实施了可控溶解抛光试验,经过4 min的可控溶解抛光,去除了 KDP晶体表面宽为4.6 mm,深为0.2 mm的宏观沟槽,沟槽深度减小的平均速率达52.5 μm/min。在此基础上,提出了 KDP晶体可控溶解表面平坦化机理:抛光前,位于静态抛光液中的KDP晶体表面被高浓度溶液层覆盖,可控溶解受到束缚,因此材料去除率较小;抛光过程中,KDP晶体表面微观轮廓凸峰暴露在高速流动的抛光液中,其附近的高浓度溶液层消失,致使该处晶体材料的可控溶解速率大幅提高,并在抛光垫协助下得以快速去除;相比之下,晶体表面微观轮廓凹谷所处环境闭塞,显著降低了抛光液的流动性及抛光垫的机械作用,使得凹谷附近的高浓度溶液层得以保留,因此凹谷处晶体材料的去除速率远低于凸峰,导致峰谷间距离减小,进而实现表面平坦化。为实现该原理,开展了表面平坦化试验,通过1 min的可控溶解抛光,即可实现具有微观纹理和脆性损伤的KDP晶体表面平坦化,加工后的晶体表面粗糙度rms由605.5 nm迅速减小至23.9 nm,减幅达96%;以上抛光试验结果证实了可控溶解微纳抛光方法对于不同尺度的KDP晶体表面加工形貌具有良好的平坦化效果。通过进一步的试验分析,确认了可控溶解抛光材料去除机制,揭示了抛光垫对可控溶解表面平坦化的协同作用。为阐明工艺条件和工艺参数对KDP晶体可控溶解抛光效果的影响,开展了可控溶解抛光工艺试验研究,以KDP晶体表面质量和抛光工艺稳定性为判别准则,通过对比试验不同类型抛光垫,确定了 IC1000型抛光垫最适于可控溶解抛光,试验确认了相同工艺条件下不同晶面的抛光效果相近,表面粗糙度rms和材料去除率的差异分别不大于6.1%和7.2%。在此基础上,研究了可控溶解抛光液的浓度和温度对抛光效果的影响,给出了抛光时间、抛光压力、抛光盘转速等抛光加工参数对KDP晶体表面粗糙度和材料去除率的影响规律;进而提出了一种基于浓度调控策略的可控溶解抛光工艺,通过2 min的可控溶解抛光加工,KDP晶体表面粗糙度rms从5702.4 nm迅速减小至17.1 nm,面形误差由49.8 μm减小至4.9μm,材料去除率平均高达51.7μm/min,由此证实了可控溶解抛光是一种效率极高的可控微纳去除加工方法。此外,为改善可控溶解抛光工艺的稳定性与经济性,开展了抛光液性能表征与使用寿命研究,揭示了所研制的可控溶解抛光液易于再生。为进一步提高可控溶解抛光后的KDP晶体表面质量,以期获得纳米级粗糙度的晶体表面,提出了基于超声雾化水膜的KDP晶体可控溶解超精密抛光新方法,即利用超声雾化技术和抛光垫的剐蹭作用在晶体表面制造出水膜,通过改变微水雾供给速率调节水膜的厚度,进而间接控制其转变成的KDP液膜的浓度,触发晶体可控溶解,并在抛光垫的机械作用下实现表面平坦化超精密加工。研制了微水雾抛光加工试验装置。为验证该方法的可行性,开展了基于超声雾化水膜的可控溶解表面平坦化研究。通过试验和分析,给出了基于超声雾化水膜的可控溶解抛光参数对KDP晶体抛光效果影响的规律,制定了基于超声雾化水膜的可控溶解超精密抛光复合工艺,通过对上述可控溶解微纳抛光方法获得的KDP晶体表面进一步采用基于超声雾化水膜的可控溶解超精密抛光加工,表面粗糙度rms能够在7 min内减小70.2%,最终达到5.3 nm,材料去除率平均可达1.2μm/min,实现了 KDP晶体的高质高效超精密加工。可以预见,可控溶解微纳抛光方法与基于超声雾化水膜的可控溶解超精密抛光方法的综合应用,将会是一种适合诸如KDP等水溶性晶体的无机械损伤、无表面污染的高效精密加工新技术,研究成果对于丰富和发展超精密加工理论和技术具有重要的学术价值和工程应用前景。