单晶锗具有良好的物理化学性质,使其在诸多领域具有广泛应用。随着相关领域及技术的不断发展,对单晶锗材料加工效率、加工表面精度及表面残余应力等方面提出了更高的要求。为解决上述问题单晶锗研磨抛光技术得到发展,目前,提高单晶锗工件表面材料去除速率、抛光后工件表面质量是国内外诸多学者研究的重点,抛光过程中材料去除机理没有还需要进一步深入研究。为此,考虑实验成本等因素,本文基于非接触模型理论采用仿真的方法分析抛光过程中固-液两相流作用对材料去除速率和表面质量的影响,并搭建实验平台进行相关实验。主要研究内容如下:首先,根据材料去除与冲击磨削理论,以ABAQUS有限元仿真软件为平台,建立单颗粒冲击仿真模型,分析冲击速度、冲击角度、磨粒尺寸、磨粒材料等因素对单晶锗冲击变形效果的影响。随后建立了多颗粒冲击仿真模型,对实验可控制的磨粒尺寸与磨粒材料两个因素进行仿真,并对冲击后的材料表面变形面积与残余应力大小进行分析。分析可知,抛光时应首先考虑磨粒粒径,然后根据加工要求选择合适的磨粒材料与弹性模量。然后,根据两相流作用理论、颗粒动理论及其他相关数学模型,以Fluent有限元仿真软件为平台,根据实际抛光过程中载物盘、试件、抛光液(多相流)、抛光垫四者之间的运动与位置关系建立了固液两相流抛光模型。对影响试件边缘过度磨削的抛光液冲击、磨粒尺寸和磨粒材料三个影响因素分别进行仿真分析。分析可知,为保证加工速度,降低边缘过度磨损,可选择尺寸、密度较大的磨粒进行加工。同时,建立了固液两相流抛光实验-检测系统,该实验系统主要由以下设备与物品组成:辅助装置(加热平台、滴料器);UNIOPL-1200S自动压力研磨抛光机;实验材料(抛光液、抛光垫);检测设备(电子天平、粗糙度测量仪、五自由度高分辨衍射仪),展开了单晶锗固液两相流抛光实验。最后,在理论分析与仿真模拟的基础上,利用已建立的实验系统对单晶锗片进行抛光实验研究。通过单因素实验法研究不同磨粒材料与磨粒粒径对单晶锗片固液两相流抛光材料去除速率、表面粗糙度、边缘磨损和表面残余应力的影响。通过实验验证仿真的有效性,并对固液两相流超精密加工工艺的改善提供理论指导。其中选择0.1微米金刚石磨粒可获得最佳表面平整度,验证了仿真的有效性。