【摘要】 为了最大限度地减少之前加工过程中产生的损坏，用1-3µm粒度的二氧化铈粉末抛光方形表面，并在光学显微镜下观察。

BK7玻璃被广泛用于高质量的光学元件，因为它几乎没有气泡，并且夹杂物含量低。磨削工艺是高精度玻璃零件最重要的精加工工艺之一。然而，由于其坚硬和脆性，BK7通常被认为难以研磨。众所周知，硬颗粒和脆性材料之间的相互作用可能导致各种裂纹，从而影响材料去除机制和表面质量。

 

为了获得脆性材料在精密和超精密磨削过程中变形和断裂行为的基本信息，Weibin Gu等人[1]使用维氏压头在光学玻璃BK7上进行了微米和亚微米级的划痕试验。在划痕槽周围观察到三种类型的表面裂纹。划痕试验所用光学玻璃BK7的尺寸为20mm×10mm×5mm。

 

为了最大限度地减少之前加工过程中产生的损坏，用1-3µm粒度的二氧化铈粉末抛光方形表面，并在光学显微镜下观察。使用附着在纳米压头XP上的横向力测量（LFM）技术进行划痕测试。对于每次试验，通过在20µN的极低载荷下用压头预扫描样品表面，获得刮擦前的初始样品表面轮廓。在刮擦过程中，记录刮擦深度和施加的载荷。刮擦后，在与预扫描中使用的条件相同的条件下，通过后扫描再次扫描样品的表面轮廓。

 

它们是横向裂纹、径向裂纹和移动压头前方的裂纹。研究发现，横向裂纹是主要的损伤类型，因为其损伤尺寸大，裂纹萌生载荷低。研究了表面裂纹对法向载荷与划痕深度平方之间关系的影响。塑性区尺寸以及滑动泡罩场强度表示为压头接触区尺寸的函数。建立了横向裂纹损伤区大小的预测模型，并与实验结果进行了比较。

 

[1] Gu, W., Yao, Z. Evaluation of surface cracking in micron and sub-micron scale scratch tests for optical glass BK7. J Mech Sci Technol 25, 1167–1174 (2011). https://doi.org/10.1007/s12206-011-0306-2.

 

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