磷酸二氢钾(Potassium Dihydrogen Phosphate,KDP)晶体是惯性约束核聚变光学系统中的重要光学元件(光电开关和倍频转换器件),因其软脆、易潮解、对温度变化敏感以及各向异性等特点,被公认为是极难加工材料。单点金刚石飞切是目前KDP晶体超精密加工的主要技术手段,但是该技术会在表面残留刀纹并造成亚表面损伤,是诱导KDP晶体激光损伤的重要原因。研究表明,溶解机械抛光在去刀纹和亚表面损伤方面具有明显的优势。然而,目前对于KDP晶体溶解机械抛光过程中表面微观形貌形成过程的认识尚需要深入研究。因此本文将通过仿真和实验相结合的方式,深入分析溶解机械抛光过程中微乳液抛光液溶解作用和抛光垫机械作用的耦合机理,并建立表面微观形貌形成过程的物理模型和数学模型,最终通过实验进行验证。主要研究内容包括:(1)分别研究了溶解作用、机械作用和溶解-机械耦合作用对飞切KDP晶体抛光去除速率和表面微观形貌的影响规律,深入分析了抛光过程中的溶解-机械耦合作用机理。研究表明,在KDP晶体溶解机械抛光中,材料去除主要来源于溶解作用,机械作用可以加速微乳液中水核内水的扩散并加速溶解产物从KDP晶体表面去除。对于飞切后的KDP晶体,表面任何位置的微乳液都会受到抛光垫的机械作用,继而发生表面溶解,刀纹的高点和低点同时发生去除。但高点溶解速率略快,因此随着抛光过程的进行,表面下降的同时刀纹也会逐渐消失,实现了刀纹的可控去除。(2)建立了溶解机械抛光中KDP晶体表面微观形貌形成过程的物理模型和数学模型。分析了 KDP晶体溶解机械抛光过程中影响表面微观形貌形成的主要影响因素及各因素之间的相互关系,构建了溶解机械抛光过程的物理模型。通过运动学分析和接触理论计算,建立了抛光过程中表面发生去除的坐标点计算函数。通过对溶解作用建模,建立了去除点的高度去除函数。将去除点坐标函数和高度去除函数耦合,获得了抛光表面微观形貌形成过程仿真模型。基于该模型,给出了表面微观形貌特征参数(粗糙度RMS)和宏观材料去除速率计算公式。(3)通过抛光实验对建立的数学模型进行验证。本模型能够准确模拟不同参数下(转速、抛光压力、抛光时间和微乳液水核中KDP溶液浓度等)表面微观形貌的形成过程,得到最终的表面微观形貌分布和粗糙度RMS,而且能够计算相应条件下KDP晶体的宏观材料去除速率和累计去除高度,仿真结果与实验结果基本一致。