特种陶瓷工艺学-加工课件.ppt

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1、特种陶瓷工艺学学院：材料科学与工程1特种陶瓷生产工艺特种陶瓷粉体性能及其制备技术特种陶瓷的成型方法特种陶瓷的烧结机制及其方法特种陶瓷的加工，以超硬材料金刚石、CBN烧结体为主2特种陶瓷加工及其改性第一节陶瓷的机械加工方法陶瓷加工的特点：①陶瓷都有尺寸和表面精度要求，但由于烧结收缩率大，无法保证烧结后瓷体尺寸的精确度，因此烧结后需要再加工②陶瓷材料有高硬度、高强度、脆性大的特性，属于难加工材料3分类方式加工方法机械磨料加工固结磨料加工磨削珩磨超精加工纱布砂纸加工悬浮磨料加工研磨超声波加工抛光滚筒抛光刀具加工切削加工切割化学蚀刻化学研磨化学抛光光化学光刻电化学电解研

2、磨电解抛光电学电火花加工电子束加工离子束加工等离子体加工光学激光加工陶瓷材料的加工方法4一、陶瓷的切削加工（cutting）一、陶瓷材料的切削加工特点（1）陶瓷材料具有很高的硬度、耐磨性，对于一般工程陶瓷的切削，只有超硬刀具材料才能够胜任（2）陶瓷材料是典型的硬脆材料（3）陶瓷材料的切削特性由于材料种类、制备工艺不同而有很大差别二、陶瓷材料的切削加工（1）选择切削性能优良的新型切削刀具（2）选择合适的刀具几何参数（3）切削用量的选择（4）设计的专用夹具、缓冲震动、施冷却润滑5二、陶瓷的机械磨削加工1、磨削加工机理（grinding）陶瓷材料和金属材料的磨削机理①

3、材料脆性剥离是通过空隙和裂纹的形成或延展、剥落及碎裂等方式来完成的②在晶粒去除过程中，材料是以整个晶粒从工件表面上脱落的方式被去除的。③陶瓷和金属的磨削过程模型如右图。金属材料依靠剪切作用产生带状或接近带状的切屑，而磨削陶瓷时，材料内部先产生裂纹，随着应力的增加，间断裂纹的逐渐增大，连接，从而形成局部剥落。62、磨削加工设备①砂轮（grindingwheel）和磨料（abrasives）的选择②磨削工艺及条件的选择a砂轮磨削速度b工件给进速度（feedingspeed）c冷却液的选择（coolingmedia）d磨削深度ap（rubbingdepth）e磨削方式

4、（rubbingway）、方向及机床刚性（machinerigidity）7三、陶瓷的研磨、抛光加工1、陶瓷的研磨（grinding）①研磨加工是利用涂敷或压嵌游离磨粒与研磨剂的混合物在一定刚性的软质研具上，研具与工件向磨粒施加一定压力，磨粒作滚动与滑动，从被研磨工件上去除极薄的余量，以提高工件的精度和降低表面粗糙度的加工方法，研磨加工示意图如下图。研磨加工示意图8②研磨过程材料剥离的机理主要是以滚碾破碎为主。磨粒越粗，材料剥离率越大，研磨效率越高，但表面粗糙度增大；磨粒硬度越高，研磨效率越高，但却容易使球面出现机械损伤，导致表面粗糙度相对较高。③研磨工程陶瓷用

5、的磨料一般采用B4C和金刚石粉，磨料粒度范围为250~600目，冷却液可选用煤油或机油。但对于较大尺寸的制品，不适合采用端面研磨机加工，通常采用研磨砂布进行加工。92、陶瓷的抛光（polishing）①抛光是使用微细磨粒弹塑性的抛光机对工件表面进行摩擦使工件表面产生塑性流动，生成细微的切屑，材料的剥离基本上是在弹性的范围内进行。②抛光的方法：一般的抛光使用软质、富于弹性或粘弹性的材料和微粉磨料。③抛光加工的用途：它是制备许多精密零件如硅芯片、集成电路基板、精密机电零件等的重要工艺。④抛光时在加工面上产生的凹凸，或加工变质层极薄，所以尺寸形状精度和表面粗糙度比研磨

6、高。10第二节陶瓷的特种加工技术一、电火花加工电火花加工的原理是基于工件和工具（正、负电极）之间脉冲性火花放电时的电腐蚀现象来蚀除（corrosionremoving）多余的材料，以达到对零件的尺寸、形状以及表面质量预定的加工要求。下图为放电加工示意图放电间隙示意图11电火花加工必须具备以下几个条件：（1）放电必须是瞬时的脉冲性放电。（2）火花放电必须在有较高绝缘强度的介质中进行。（3）要有足够的放电强度，以实现材料局部的熔化和气化。（4）工具电极与工件被加工表面之间要始终保持一定的放电间隙绝缘陶瓷的电火花放电加工原理示意图和高速电火花穿孔机原理示意图如下图所示

7、电火花加工示意图高速电火花穿孔机原理示意图12二、电子束加工电子束加工（electronbeammachining）是在真空的条件下，利用聚焦后能量密度极高（106~109W/cm2）的电子束，以极高的速度冲击到工件表面极小的面积上，在极短的时间（几分之一微秒）内，其能量的大部分转变为热能，使被冲击的大部分的工件材料达到数千度以上的高温，从而引起材料的局部融化或气化。下图为电子束加工工作原理示意图。电子束加工工作原理示意图①工件变形小、效率高、清洁②制电子束能量密度的大小与能量注入时间，达到热处理，焊接，打孔，切割等加工目的特点：13①原理：激光加工是利用能量密

8、度极高的激光束照射到被加