【国内论文】广东工业大学研究团队对抛光盘材质和基片表面温度对β-Ga₂O₃(100)摩擦学行为和加工效果的研究

        近期，由广东工业大学的精密加工技术与装备研究团队在学术期刊The International Journal of Advanced Manufacturing Technology发布了一篇名为Effects of polishing disc material and substrate surface temperature on the tribological behaviors and machining results of β-Ga₂O₃(100)（抛光盘材质和基片表面温度对β-Ga₂O₃(100)摩擦学行为和加工效果的影响）的文章。

摘要

        针对目前β-Ga₂O₃(100)基片在加工过程中易出现划痕、解理断裂和解理凹坑等缺陷影响表面完整性的问题，分析抛光盘材质（聚氨酯盘、铅盘、铜盘）和基片表面温度 （25℃、10℃、0℃）对抛光加工效果的影响。采用维氏压痕实验检测材质对抛光盘的硬度和表面温度对基片的硬度的影响规律，并通过球-盘式摩擦磨损和抛光实验进行了加工验证。结果表明，抛光盘材质对β-Ga₂O₃ (100)表面加工效果有显著影响，抛光盘硬度越高，基片表面材料去除率（MRR）越大，但表面解理现象更严重。使用硬度较低的铅盘对β-Ga₂O₃ (100)加工能获得较高的MRR并且能有效避免解理断裂的形成，最终加工得到表面粗糙度（Ra）3.4 nm、划痕深度18 nm的超光滑表面。低温条件下基片的硬度和机械强度增强，在外力作用下产生的压痕深度更浅，能有效抑制抛光过程中基片表面划痕和解理凹坑的形成。基片在0℃表面温度的条件下抛光后Ra为2.2 nm，划痕深度达到14.3 nm，解理凹坑总数为246个。相较于25℃，其Ra下降35.3%，划痕深度下降20.6%，解理凹坑数量下降34.9%。基片在0℃条件下使用铅盘加工可以有效避免解理断裂并抑制划痕和解理凹坑的形成，能够显著提高抛光效果。

图1 工件原始表面形貌（Ra = 40 nm）