单晶蓝宝石即单晶α-氧化铝,莫氏硬度高达9,是典型的硬脆难加工材料。随着单晶蓝宝石衬底市场需求的迅速增加,单晶蓝宝石表面加工过程对环境的影响也不可忽视。针对单晶蓝宝石的绿色、高效、精密表面加工需求,本文提出采用基于多糖结合剂软磨料磨具的单晶蓝宝石表面加工方法.本文首先基于传热学基本理论,建立了考虑相变材料相变过程的两相复合材料等效比热容理论模型。不同相变材料体积分数的复合材料等效比热容理论值与仿真值误差小于5%。两相复合材料等效导热系数理论模型适用Maxwell-Euken I模型。磨具与工件界面总热量一定时,随相变材料体积分数的增加,蓝宝石工件分配的热量逐渐减少。完成了磨具配方设计,确定了磨具材料的选择。建立了基于“混料-凝胶化-冷藏-干燥”路线的预糊化多糖结合剂磨具制作工艺。DSC结果表明:添加蜡微粉后,磨具在蜡微粉相变温度范围内出现吸热峰,且比热容增大,验证了理论分析的正确性。单晶蓝宝石表面加工结果表明:工件表面轮廓粗糙的Rq数值降幅与单位载荷温升具有正相关性,与磨具对磨粒的把持力即磨具的硬度和抗折弯强度也具有正相关性。磨具和蓝宝石工件之间的在砂结比相同的条件下,在加工过程的后半段过程中,添加相变材料的磨具单位载荷产生的温升比没有添加相变材料的磨具的温升低。确定在加工蓝宝石时,当磨具的砂结比为5:1时,蜡粉的含量为淀粉结合剂质量分数的5%时加工效果最好。