轴承钢因具有高而均匀的硬度、优异的耐磨性、高尺寸稳定性和高接触疲劳强度等优异的特点,被广泛应用在轴承等基础零部件的超精密制造中,其中GCr15轴承钢是轴承制造中使用最广泛的钢种,在世界范围内有着良好的使用记录。轴承最常见的破坏形式为接触疲劳破坏,而疲劳裂纹萌生的主要原因是由于元件接触表面存在缺陷。研究表明,对于在苛刻工况条件下服役的超精密轴承,具有超光滑表面的元件可以通过改善接触表面的润滑性能而延长轴承的使用寿命。目前,我国轴承制造的最终工序通常采用磨削和超精研等传统机械方法,这些加工技术利用单纯的机械研磨作用,有可能在表面产生较厚的损伤层,较难实现高的表面质量,从而影响轴承的使役性能和使用寿命。因此,亟需发展一种新型超精密加工技术,实现GCr15轴承钢材质轴承的超精密加工。基于此,将化学机械抛光技术延伸应用于GCr15轴承钢材质轴承的超精密加工领域中,将胺类络合剂引入抛光液中,研究其对GCr15轴承钢化学机械抛光性能的影响。本论文从平面工件入手,优化化学机械抛光工艺,探究GCr15轴承钢的化学机械抛光机理,为GCr15轴承钢的高效化学机械抛光技术提供一定的理论指导。本文具体的研究内容如下:（1）自主设计并投入使用了一种具有高加载均匀性和高通用性的抛光头针对UNIPOL-1200S抛光机原装抛光头的施力不均匀、装卸样品费时费力、通用性低等问题,自主设计并投入使用了一种具有高加载均匀性和高通用性的抛光头。选用基础抛光液,在连续四次的抛光中,GCr15轴承钢的平均材料去除速率为220 nm/min,标准偏差为4 nm/min;在连续四次抛光后,GCr15轴承钢的平均表面粗糙度R_a为2.8 nm,标准偏差为0.2 nm。该抛光头可以保证在每次的抛光过程中,抛光样品的背侧受力情况一致且具有很好的均匀性,从而获得平整、均匀的抛光表面。该抛光头为本论文的化学机械抛光实验提供了可靠保障。（2）优化抛光液配方提升了现阶段GCr15轴承钢化学机械抛光的加工效率将含有胺类有机碱的TiSol-NH₄悬浮液引入抛光液中,系统性地研究了TiSol-NH₄基抛光液对GCr15轴承钢化学机械抛光性能的影响。研究发现,在含有胺类有机碱的TiSol-NH₄悬浮液的条件下,随着H₂O₂的加入以及浓度的升高,GCr15轴承钢的材料去除速率先急剧增加到峰值,这主要归因于在表面生成一层多孔且具有低机械强度的复合膜,该复合膜由铁氧化物和铁络合物组成。当H₂O₂浓度进一步增加时,GCr15轴承钢的材料去除速率逐渐下降并保持平稳,这主要归因于表面的氧化层变的致密且具有高的机械强度。通过优化抛光配方,将含有胺类有机碱的TiSol-NH₄悬浮液和少量H₂O₂在近中性pH 6.0的条件下配合使用,获得了较高的GCr15轴承钢材料去除速率500 nm/min,同时获得了表面粗糙度R_a为4.0 nm的良好表面质量。研究结果实现了GCr15轴承钢在近中性环境下的高质高效材料去除,可为轴承钢的高效化学机械抛光提供了一种有效的方法。（3）阐明了pH值对氨基官能团在GCr15轴承钢化学机械抛光中作用机理的影响规律将含两个氨基官能团的乙二胺作为胺类络合剂的典型代表引入抛光液中,系统性地研究了氨基官能团对GCr15轴承钢化学机械抛光性能的影响。研究发现,在酸性环境下,乙二胺的氨基官能团和Fe²⁺离子发生络合反应生成可溶性的[Fe（H₂O）_m（En）_n]²⁺化合物对表面造成严重的腐蚀,在表面生成一层多孔的、不连续的且具有低的抵抗磨损能力的反应膜,从而得到较高的材料去除效率和表面粗糙度R_a;在碱性环境下,生成的Fe³⁺氢氧化物/羟基氧化物以及由乙二胺的氨基官能团和Fe³⁺离子生成的络合物会对表面起到保护作用,在表面生成一层致密的、连续的且具有高的抵抗磨损能力的反应膜,从而使得材料去除速率和表面粗糙度R_a均下降。此外,氨基官能团在不同pH下对纯铁和45号钢的抛光性能的影响规律与GCr15轴承钢的相似,表明胺类络合剂在铁基材料的化学机械抛光中有着十分广阔的应用前景。研究结果可为铁基材料的化学机械抛光工艺的优化提供理论指导。本论文的研究结果有助于拓展GCr15轴承钢材质基础零部件的超精密加工方法,推动我国轴承等基础零部件的超精密制造的快速发展。