蓝宝石材料具有非常优异的物理性质和稳定的化学性质,其应用领域十分广泛,在军事、航空航天、电子科技等领域扮演着非常重要的角色。固结磨料技术是蓝宝石研磨抛光的新工艺,具有十分重要的应用前景。但是在研磨过程中磨粒容易脱落,造成磨料浪费以及研磨效率的下降。本文通过化学镀镍的方法在金刚石表面镀上一层Ni-P合金,增强金刚石与树脂基体的结合力,并制成镀镍金刚石固结磨料研磨垫研磨蓝宝石,探索磨粒改性对研磨蓝宝石性能的影响。论文开展的主要研究内容如下:(1)探索了金刚石表面化学镀镍工艺,在粒径分别为20~30μm和40~50μm的金刚石表面上镀覆一层不同包覆率的Ni-P合金层,研究了表面形貌与包覆率之间的关系。研究表明:化学镀镍能明显改变金刚石的表面形貌,并且随着包覆率的提高,瘤状突起的分布及尺寸明显改善。(2)利用单因素实验方法研究了包覆率对固结磨料垫研磨蓝宝石性能的影响。采用了不同粒径不同包覆率的镀镍金刚石研磨垫粗研和精研蓝宝石,利用CP-4抛光平台测量了研磨过程中工件与FAP的摩擦系数和声发射信号;测量并计算了工件的材料去除率与表面粗糙度,分析了镀镍金刚石包覆率对蓝宝石研磨过程的影响。研究表明:粗研过程磨粒切入深度大,受力较大,所以在研磨蓝宝石过程中粗研使用的金刚石对镀镍量的要求较高。在研磨蓝宝石时,粗研过程金刚石包覆率为50%时材料去除率达到最大,而精研过程金刚石包覆率为30%时材料去除率达到最大。(3)研究了镀镍金刚石研磨垫研磨蓝宝石的机理。建立了适合固结磨料研磨垫的单颗磨粒的受力模型,得到了包覆率与切深的关系。发现在相同情况下由于粒径大的磨粒所受到的切削力和转矩大,更容易从研磨垫上脱落,所以需要更大的覆镍量来维持基体对磨粒的把持力;同时通过研磨过程中的声发射信号析进一步验证了镀镍量对研磨蓝宝石的要求。