特种陶瓷加工

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1、特种陶瓷工艺学之陶瓷精加工学院：材料科学与工程授课人：臧传义由于陶瓷属于硬脆材料，不同于金属材料，一般是很难加工的，因此，先进陶瓷的精细加工已经成为一门专门技术。所谓加工，就是利用施加于工件的能量使材料形成具有一定形状、尺寸和表面光洁度的过程。陶瓷加工陶瓷精加工种类磨削机理金属：依靠磨粒切削刃引起的剪切作用，生成带状或近带状的切屑；陶瓷：在磨粒切削刃撞击工件瞬间，材料内部产生裂纹，这些裂纹的连接就形成切屑。磨料选择金刚石是陶瓷精加工优选的磨料磨料尺寸磨料越细，磨削后陶瓷的强度越高，表面光洁度越好磨削方向热压氮化硅磨料尺寸减小时，强度

2、各向异性逐渐减小表面光洁度使用细磨料引起强度提高与表面光洁度的改善有关。然而，仅仅改善表面光洁度不足以提高强度。如果使用粗磨料，即使零件具有好的表面光洁度也不会引起强度的提高。切削液①抑制积屑瘤的形成②降低加工区域温度，稳定加工精度③减少切削力④减少刀具磨损，提高刀具寿命材料去除机制（1）压痕断裂机制适用于解释细磨料对增加陶瓷强度的有利作用单个磨粒的法向力随着磨料尺寸的减小显著减小，造成的中位裂纹尺寸减小，从而使得陶瓷具有更高的强度。（2）延展性状态磨削模型材料去除机制假如能精确控制磨粒的切削深度，那么就可以认为，在一定的临界切深条

3、件下，材料的去除完全依赖于延展性变形。其局限性就在于完全依赖于切深作为延展性变形的控制因素。材料去除机制（3）陶瓷精密磨削的磨屑形成机制氧化锆氮化硅氧化铝铁氧体使用粗磨料91μm加工的表面韧性增加塑性变形证据：加工表面随着材料韧性提高明显得到改善氧化锆氮化硅氧化铝铁氧体使用细磨料6μm加工的表面韧性增加塑性变形证据：加工表面随着磨料尺寸减小明显得到改善陶瓷的磨削应该是塑性变形和脆性断裂综合的结果。这取决于磨屑的厚度、磨料半径、磨料受力。加工常用工具车刀：主要用于切削天然金刚石单晶车刀是超精细加工的基本刀具，但要配备超稳定的机床使用。

4、金刚石刃口半径为20－50nm，日本和美国合作研究的超精密切削的最小极限，成功实现了1nm级切削厚度的稳定切削。砂轮：主要用于磨削，对陶瓷来说，主要采用金刚石微粉砂轮。金刚石砂轮砂轮修整和修正修正后砂轮面光滑密实修整后磨粒露出砂轮修整和修正其他加工方法介绍化学机械加工将化学作用和机械作用结合在一起，化学反应产生较软的化合物或者低熔点的共晶体，在机械作用下快速去除，由于去除力很小，没有反应的基体不会受到损伤。工艺关键是选择合适的磨料。例如：Al2O3可以用SiO2，形成低熔点的3Al2O32SiO2莫来石晶体；Si3N4和SiC可以用

5、Cr2O3，产生CrN和CrSi2。超声波加工利用工具端面做超声振动，通过磨料悬浮液加工硬脆材料的方法。ELID（在线电解修整金刚石砂轮）磨削过程中，微弱电解作用使砂轮表面的金属结合剂微量地不断电解，而且由此生成的易于破裂的钝化膜又能使磨屑不致于粘附在砂轮上，因此可确保有一定数量的磨粒突出在外。日本通过改进此技术，使加工表面粗糙度达到几个埃，从而可代替研磨和抛光。激光加工将光束集中于制品表面，在制品局部范围内加热，使之蒸发或者熔化，从而进行打孔、画线、切割等等加工。