KH2PO4 (KDP)晶体具有优质的非线性光学特性,是目前唯一可用作惯性约束核聚变(ICF)装置中激光倍频和电光开关的非线性光学材料。KDP晶体具有很强的吸湿潮解性,且硬度较低(莫氏2.5),使之被公认为是一种极难加工的晶体材料。目前,国内外广泛采用单点金刚石飞刀切削方法进行KDP晶体超精密加工,然而,加工后晶体表面留有小尺度波纹,严重影响了系统输出的光束质量。本文以国家相关重大工程对KDP晶体超精密加工技术的迫切需求为牵引,针对存在的技术挑战和难点,从KDP晶体潮解规律入手,提出了无磨料水溶解抛光新方法,该方法同时为其它易潮解晶体的加工提供了一条技术途径。试验测得KDP晶体在去离子水中的溶解速度约为69.09μm/min,采用传统水基抛光液对其进行加工时,材料去除率难以控制,易溶于水这一特性成为影响其超精密加工的不利因素之一。本文创造性地利用KDP晶体易溶于水这一对其超精密加工不利的因素,提出了基于材料溶解特性的KDP晶体无磨料水溶解抛光新方法,即通过研制一种油包水型无磨料抛光液,并通过抛光垫的机械作用来实现抛光液中的水分子对材料的溶解。该方法的关键在于如何通过控制抛光液中的含水量和抛光液的稳定性,来控制晶体材料的去除率。论文通过大量试验,优选出抛光液基载液长链醇A、表面活性剂S,在此基础上形成了KDP晶体无磨料抛光液配方AFPF-1。通过绘制水/长链醇A/表面活性剂S三元相图,来配制含水量不同的微乳液为KDP晶体抛光液,所研制的无磨料抛光液为一种无色透明、无毒、无腐蚀性液体,长期放置不发生变化,稳定性较好。采用电导率法、粘度法、核磁共振法和动态光散射法对抛光液进行物理性能表征后得出,KDP晶体无磨料抛光液为典型的油包水型微乳液结构,水核直径小于10nm。实验结果表明,KDP晶体在该抛光液中的静态蚀刻率可以稳定地控制在小于10nm/min的使用范围内,抛光过程的材料去除率可大到600nm/min以上。论文研究了KDP晶体无磨料水溶解抛光过程的摩擦润滑状态,结果表明：抛光液流量、抛光液温度和抛光压力对摩擦力有一定影响；摩擦力随抛光盘转速的变化不明显；随着抛光时间的增加,摩擦力先迅速下降而后平稳变化；摩擦力增大时,材料去除率也相应增大；抛光过程中抛光垫的温度由于摩擦产生的热量累积而逐渐升高。在本试验范围内,系统摩擦系数在0.2～0.4之间,根据经典Stribeck曲线判断得知,KDP晶体与抛光垫之间的润滑方式为边界润滑,接触形式为表面间微凸峰接触,抛光液膜厚度在1～50nm之间。KDP晶体抛光液中没有磨料,抛光液中的水分子溶解晶体表面材料而产生材料去除,因而材料去除是由腐蚀磨损引起的。建立了KDP晶体无磨料水溶解抛光材料去除模型,揭示了KDP晶体抛光材料去除机理：KDP晶体无磨料水溶解抛光过程的材料去除由材料动态蚀刻和溶解机械交互作用产生的材料去除两部分组成。其中,溶解机械交互作用产生的材料去除是KDP晶体无磨料水溶解抛光过程材料去除的主要方式。KDP晶体抛光过程材料去除过程为：静置在抛光液中的晶体表面因受到油相保护不易被抛光液溶解；抛光过程中,位于晶体表面凸起部分的抛光液水核受到抛光垫和晶体间相对摩擦产生的剪切作用而变形、破坏,水分子脱离表面活性剂界面膜的束缚,溶解凸起部分晶体材料,溶解产物被流动的抛光液带走；而晶体表面低凹部分因不受到外力作用,其材料去除状态与抛光前表面相同,直至外力作用于此产生材料去除,最终获得超光滑表面。抛光前后KDP晶体表面的X射线电子能谱分析表明：抛光后KDP晶体的K、P、O元素没有发生化学价态变化,晶体表面成分仍是KH2PO4。最后进行了KDP晶体无磨料水溶解抛光加工试验,试验结果表明：不同晶面的材料去除率和表面粗糙度存在各向异性,但变化不明显；抛光液含水量、温度和流量以及抛光压力、抛光盘转速对KDP晶体材料去除率和表面粗糙度有不同程度的影响；抛光后KDP晶体平面度从抛光前的22.53μm下降到2.54μm。通过无磨料水溶解抛光试验,得到了KDP晶体在聚氨酯抛光垫上进行无磨料水溶解抛光加工的最优工艺参数组合,使用该参数加工KDP晶体,在20min内,可以使KDP晶体表面粗糙度rms从475.06nm下降到1.70nm。通过KDP晶体无磨料抛光液的使用寿命试验得出,所研制的KDP晶体抛光液在粘度小于32mPa·s时可以循环使用且不影响晶体表面质量。研究了KDP晶体抛光后表面清洗方法,选取无水乙醇(纯度>99.7)为清洗试剂,并确定KDP晶体抛光后表面清洗工艺规程,使用该工艺规程清洗KDP晶体,可以获得无损伤超光滑表面。