首先基于一维双温模型阐明了飞秒激光与RB-SiC表面的相互作用过程，并在此基础上，开展了RB-SiC表面飞秒激光烧蚀规律与抛光工艺研究。结果表明，通过改变脉冲能量、扫描速度、扫描间距等参数，可实现对烧蚀深度和烧蚀表面质量的有效调控。但是通过飞秒激光抛光难以在RB-SiC切割表面上获得较高的表面质量，而对于RB-SiC预抛光表面，通过工艺参数调控，可将其表面粗糙度从36.9 nm抛光至11.56 nm，验证了飞秒激光抛光RB-SiC的可行性。

主要研究不同加工深度及压头形状刻划条件下反应烧结碳化硅(RB-SiC)陶瓷脆性去除特征和刻划力波动行为之间的关系。采用半径分别为400 nm的金刚石玻氏压头以及8.7 μm的圆锥压头进行恒切深刻划, 并利用扫描电子显微镜对刻划后的SiC陶瓷表面进行测量。最后, 通过Daubechies小波进行横向力和切向力信号分解, 并结合划痕表面损伤形式, 给出不同细节信号及近似信号与加工损伤的联系。实验结果表明：对于圆锥压头, 随着加工深度的增大, 表面形貌为塑性挤出、微破碎和大面积表面破碎共存的形式。此外, 在脆性断裂去除情况下, 随着压头尖端半径的减小, 破碎程度增加且刻划力信号能量由低频段逐渐扩散到整个频域。同时低频段的能量逐渐占据主要地位。不同程度的表面微破碎及边缘微破碎对刻划力细节信号分量贡献较大。反应烧结碳化硅结构本身差异以及缺陷引起的大面积断裂是刻划力波动能量的主要来源, 而且随着加工深度的增大而增大。

采用射频磁控溅射技术在RB-SiC表面沉积Si平坦化层, 通过正交试验研究了射频功率、Ar流量和工作气压三个因素对薄膜表面质量和形貌的影响规律, 以获取最佳的薄膜沉积参数.射频功率120 W、工作气压1.2 Pa和Ar流量40 sccm条件下获得了最佳质量的平坦化样品, 利用电感耦合等离子体对平坦化膜层进行刻蚀抛光, 通过Lambda950分光光度计测试不同工艺阶段样品表面的反射率.结果表明, 相比于未处理的RB-SiC初始样品, 经过平坦化和等离子体刻蚀的样品表面粗糙度标准差值由1.819 nm减小至0.919 nm, 样品表面反射率相应地提高了2%.由此说明射频磁控溅射平坦化沉积与电感耦合等离子体刻蚀的组合工艺可实现RB-SiC表面的高质量加工.

分别采用截面抛光法(包括以硅片作陪衬与以聚酯作陪衬两种形式)和界面黏接法检测了反应烧结碳化硅(Reaction Bonded SiC, RB-SiC)旋转超声磨削加工的亚表面损伤。为确定其中的最佳检测形式, 采用表面破碎层深度、最大破碎层深度、平均裂纹深度、最大裂纹深度4个亚表面损伤评价指标对两种方法分别检测到的RB-SiC旋转超声磨削亚表面损伤进行对比分析。 结果显示: 截面抛光法(硅片作陪衬)检测到的4个指标值依次为3.30 μm、6.59 μm、8.64 μm、17.44 μm; 截面抛光法(聚酯作陪衬)检测到的4个指标值依次为5.71 μm、14.33 μm、15.36 μm、54.82 μm; 而界面黏接法检测到的4个指标值依次为9.19 μm、19.45 μm、13.04 μm、32.20 μm。试验结果表明, 截面抛光法(硅片作陪衬)检测的精度更高, 检测的亚表面损伤更符合实际情况。最后, 基于此方法, 对旋转超声磨削RB-SiC材料的亚表面损伤特征进行了总结。

研究了基于电火花机械复合磨削技术加工的反应烧结碳化硅(RB-SiC)陶瓷的表面特征。用电火花机械复合磨削(EDDG)、电火花磨削(EDG)以及普通磨削(CG)三种方法加工RB-SiC陶瓷, 并采用激光共聚焦显微镜和扫描电子显微镜对加工后的SiC陶瓷的表面粗糙度、表面形貌及微观裂纹进行测量和对比试验, 获得了RB-SiC陶瓷的EDDG加工特性。实验显示: EDDG加工的RB-SiC陶瓷的表面粗糙度优于EDG加工的表面粗糙度, 为0.214 9 μm, 但比CG加工的表面粗糙度0.195 6 μm略差。对加工后的SiC陶瓷表面形貌观察显示, 传统磨削加工后的表面存在明显划痕, EDG加工表面主要由放电凹坑组成, 而EDDG加工表面同时存在放电凹坑和磨削划痕; 另外, 传统磨削表面也存在磨削裂纹和晶界裂纹, 但EDG加工后的表面只存在热裂纹, 而EDDG加工后的表面存在磨削裂纹和热裂纹, 不过热裂纹可以用金刚石磨粒磨削去除。对比实验显示RB-SiC陶瓷的EDDG加工与EDG和CG加工获得了不同的表面特征。

为了消除RB-SiC反射镜直接抛光后表面存在的微观缺陷, 降低抛光后表面的粗糙度, 提高表面质量,针对大口径SiC的特性, 选择Si作为改性材料, 利用磁控溅射技术对2 m量级RB-SiC基底进行了表面改性。在自主研发的Φ3.2 m的磁控溅射镀膜机上进行基底镀膜, 利用计算机控制光学成型法对SiC基底进行了抛光改性。实验结果表明, 改性层厚度达到15 μm; 在直径2.04 m范围内, 膜层厚度均匀性优于±2.5%; 表面粗糙度由直接抛光的5.64 nm(RMS)降低到078 nm。由此说明磁控溅射技术能够用于大口径RB-SiC基底的表面改性, 并且改性后大口径RB-SiC的性能可以满足高质量光学系统的要求。

为适应复杂的工作环境，提高反射镜的面形精度，设计了基于柔性支撑的RB-SiC材料长条形扫描反射镜。采用三角形单元和四边形单元相结合的背部开放式结构，对扫描反射镜进行了轻量化设计；通过分析支撑点跨距对反射镜变形的影响，对支撑点位置进行了优化设计；设计了万向柔性支撑的结构形式，消除装调和环境变化产生的残余应力；利用有限单元法建立了扫描反射镜组件的模型，计算后面形精度可达到0.023λ；采用自准值法，利用ZyGo干涉仪对反射镜的面形精度进行了测量，测量结果显示扫描反射镜的面形RMS值达到0.029λ。通过模拟无穷远处动静态目标进行了静动态成像试验，成像质量一致，通过飞行试验对地面目标进行了拍摄，扫描反射镜动态成像稳定，所获得的图像质量良好。

为获得高表面质量的PVD改性RB-SiC反射镜，解决实际加工中出现的表面缺陷问题，对缺陷的形成机理及处理方法进行了研究。根据Preston假设设计相关试验，推测表面缺陷是由于PVD改性层中的大颗粒结晶受到较大冲击，从而使大颗粒结晶剥落而非对其产生磨削作用而产生的。试验表明: 过高的抛光速度或过高的抛光压力会造成改性层表面缺陷的产生，调整抛光的相对速度及抛光压力等关键工艺参数，可在保持抛光效率的同时有效减少和避免表面缺陷问题的产生。经试验验证，当表面缺陷产生后，通过选择适当的相对速度和抛光压强，改性层去除0.7 μm～1 μm后，可有效修复缺陷，并且无新的表面缺陷产生。

针对传统工艺难以制备口径大于1.2 m的整块反射镜的问题，提出了反应连接制备大口径RB-SiC反射镜的工艺。该工艺在素坯阶段实现连接，一次反应烧结完成坯体的致密化和镜体的连接。采用该工艺制备了230 mm口径的RB-SiC反射镜，并使用FSGJ-2光学数控机床对反射镜进行了研磨、粗抛光和精抛光加工，其镜面面形精度RMS值达到了λ/50(λ=632.8 nm)。在环境温度(20±3) ℃检测了连接反射镜，其面形变化RMS值小于λ/300，热循环试验前后连接反射镜面形没有明显变化；连接镜体表面在焊缝处粗糙度Ra<3.3 nm，连接层与基体的显微结构基本相似，热性能相匹配。研究结果表明，用新型反应连接技术制成的RB-SiC反射镜可以满足空间光学应用要求。