磁流变抛光技术是利用磁流变抛光液在磁场中流变性进行抛光的一种超精密加工方法,磁流变抛光液质量对半导体工件抛光的速度和效果有很大影响。由于抛光液内部的固体颗粒和基载液密度差异,磁流变抛光液在抛光过程中两相受力不同,出现固体颗粒分布不均匀,即固液分离现象,严重影响抛光液的使用寿命和工件抛光效果。本文针对磁流变抛光液固液分离问题,研究多孔介质及各抛光参数对抛光液流动性及固液分离的影响规律,从理论角度分析磁流变抛光液出现固液分离问题的原因,并利用流体动力学仿真手段对不同条件下的磁流变抛光液进行固液两相流动性及固液分离程度研究。本文主要研究内容和成果如下:理论分析磁流变抛光液及其内部铁颗粒的受力情况,推导抛光液平衡状态液面分布函数,分析抛光液固液分离的原因并确定影响抛光液固液分离的主要因素。根据现有直角坐标系下的流体动力学基本方程,推导适用于磁流变抛光液流动分析的柱坐标系下流体动力学方程和混合模型的流体动力学方程。求解多孔介质内抛光液流动的动量方程,并推导出多孔介质黏性阻力系数和惯性阻力系数的计算公式。根据磁流变抛光液流动原理建立磁流变抛光液流动CFD模型,对抛光液进行多相流设置,并在抛光液初始区域增加多孔介质阻力项,利用Maxwell软件进行磁场仿真,并与Fluent流场进行耦合。仿真对比有多孔介质时和无多孔介质时抛光液的固液分离程度,分析多孔介质对磁流变抛光液流动性及固液分离程度的影响,并探究多孔介质孔隙率和孔径对磁流变抛光液流动性及固液分离程度的影响规律。仿真分析不同基载液黏度、铁颗粒直径以及抛光盘转速下磁流变抛光液固液两相的分布情况及固液分离程度,并结合理论分析基载液黏度、铁颗粒直径及抛光盘转速对抛光液固液分离程度的影响规律。对比有磁场时和无磁场时抛光液不同时刻的分布情况和固液分离程度,探究磁场设置对抛光液流动性及固液分离程度的影响。