把一塊粗糙的、灰黑的碳化硅陶瓷塊鏡坯打造為光可鑒人的反射鏡，變化之大完全不亞于丑小鴨變天鵝。如何在得到較高表面質(zhì)量的同時(shí)實(shí)現(xiàn)快速加工，則是材料學(xué)界一直以來(lái)的研究重點(diǎn)。

1.鏡坯的制造

制備SiC反射鏡坯的工藝有許多種，除了熱壓燒結(jié)、氣相沉積外，最有應(yīng)用價(jià)值的是反應(yīng)燒結(jié)法，具有成本低和可實(shí)現(xiàn)凈尺寸燒結(jié)等優(yōu)點(diǎn)。

反應(yīng)燒結(jié)法流程為：利用SiC粉制得所需形狀的坯體，然后將該坯體在Si氣氛下燒結(jié)。整個(gè)工藝中關(guān)鍵點(diǎn)有以下幾個(gè)：①燒結(jié)體中盡可能少氣孔和裂紋；③坯體具有輕量化結(jié)構(gòu)。

2.銑磨粗拋

剛燒結(jié)出的碳化硅反射鏡坯必然是粗糙無(wú)比，因此它還需要研磨加工才能進(jìn)一步接近鏡子的形象，首先要做的就是粗磨。粗磨方法有兩種，一種是通過(guò)金剛石車(chē)床進(jìn)行加工；另一種是研磨法。

用金剛石車(chē)床進(jìn)行粗磨具有速度快的優(yōu)點(diǎn)，但由于加工過(guò)程中產(chǎn)生的應(yīng)力很大，金剛石刀頭會(huì)在光學(xué)面上留下較深的劃痕和破壞層。這些劃痕和破壞層為細(xì)磨和拋光帶來(lái)較大的困難，所以這種方法較少采用。在采用研磨法時(shí)，磨具一般采用鑄鐵盤(pán)或碳化硅盤(pán)，粗磨磨料一般是采用粒徑在100~200μm之間的碳化硅粉或碳化硼粉。碳化硅粉價(jià)格便宜，但硬度差，加工效率低；而碳化硼粉價(jià)格較貴，但硬度高，加工效率高。粗磨后，工件光學(xué)面面形精度的RMS應(yīng)低于20μm。

3.表面改性

由于鏡坯粗磨后其表面粗糙度仍會(huì)較高，這種情況必然會(huì)產(chǎn)生較強(qiáng)的散射效應(yīng)，降低光學(xué)表面的反射率，使整個(gè)光學(xué)系統(tǒng)無(wú)法實(shí)現(xiàn)較高的成像質(zhì)量。因此，為保證反射鏡在空間光學(xué)成像系統(tǒng)的正常運(yùn)作，必須提高其反射率，而表面改性即是解決這一問(wèn)題的主要手段。

碳化硅材料表面改性主要是在其表面鍍致密化涂層，以改善碳化硅材料的可加工性能及覆蓋其表面缺陷。表面涂層技術(shù)是在嚴(yán)格的溫度條件下進(jìn)行的復(fù)雜化學(xué)物理反應(yīng)，在表面致密化涂層過(guò)程中，必須考慮如下因素：涂層與碳化硅基體之間有較好的結(jié)合強(qiáng)度；涂層和碳化硅基體的熱膨脹系數(shù)要相匹配；涂層具備必要的硬度和抗化學(xué)腐蝕性能；不發(fā)生涂層再結(jié)晶化過(guò)程等。目前比較成熟的碳化硅表面致密化涂層技術(shù)有化學(xué)氣相沉積碳化硅（CVDSiC）和物理氣相沉積硅（PVDSi）等。

4.精密拋光與鍍膜

經(jīng)過(guò)表面改性后，有了涂層的SiC反射鏡與之前相比呈現(xiàn)出更少的表面缺陷。不過(guò)這還不夠，

合格的反射鏡還需要在改性層基礎(chǔ)上進(jìn)行精拋光，這種方式可以大幅改善光線在反射鏡表面的散射。最終可以使反射鏡的反射率達(dá)到95%以上。

這一步驟的拋光技術(shù)主要采用反應(yīng)接觸式光學(xué)加工技術(shù)和非接觸式光學(xué)加工技術(shù)，前者包括化學(xué)機(jī)械拋光、磁流變拋光技術(shù)（長(zhǎng)春光機(jī)所的4米量級(jí)碳化硅反射鏡就使用了這種拋光工藝）等；后者則包括浮法拋光等。與傳統(tǒng)機(jī)械拋光工藝相比，這些工藝在拋光過(guò)程中磨料與試樣表面的作用更輕柔，拋光后材料的次表面破壞層更少，表面殘余應(yīng)力較小，加工效果較好，且無(wú)磨具磨損，標(biāo)準(zhǔn)面幾乎無(wú)變化，可重復(fù)獲得精密的工件表面。

不過(guò)這還沒(méi)完，可別忘記表面還需涂覆銀反射膜和防氧化膜才能算大功告成。就這樣，碳化硅陶瓷就能華麗變身，成為“光彩照人”的反射鏡啦！