陶瓷材料加工技術(shù)發(fā)展概況

1、陶瓷材料加工技術(shù)發(fā)展概況陶瓷材料加工技術(shù)發(fā)展概況作者：哈爾濱工業(yè)大學(xué)潘洪平梁迎春董申一、引言陶瓷材料具有高強(qiáng)度、高硬度、低密度、低膨脹系數(shù)以及耐磨、耐腐蝕、隔熱、化學(xué)穩(wěn)定性好等優(yōu)良特性，已成為廣泛應(yīng)用于航天航空、石油化工、儀器儀表、機(jī)械制造及核工業(yè)等領(lǐng)域的新型工程材料。但由于陶瓷材料同時(shí)具有高脆性、低斷裂韌性及材料彈性極限與強(qiáng)度非常接近等特點(diǎn)，因此陶瓷材料的加工難度很大，加工方法稍有不當(dāng)便會(huì)引起工件表面層組織的破壞，很難實(shí)現(xiàn)高精度、高效

2、率、高可靠性的加工，從而限制了陶瓷材料應(yīng)用范圍的進(jìn)一步擴(kuò)展。為滿足近年來科技發(fā)展對(duì)精細(xì)陶瓷、光學(xué)玻璃、晶體、石英、硅片和鍺片等脆性材料制品日益增長(zhǎng)的需要，在目前較為成熟的陶瓷材料加工技術(shù)的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步研究開發(fā)高精度、高效率和具有高表面完整性的陶瓷材料加工技術(shù)顯得尤為迫切。二、三、hasbecomewidelyusedinaerospacepetrochemicalinstrumentationmachinerymanufacturin

3、gthenuclearindustryotherareasofnewengineeringmaterialsHoweverwhileceramicmaterialswithhighbrittlenesslowfracturetoughnessmaterialelasticlimitstrengthisveryclosetotheacteristicsofceramicmaterialsprocessingtherefeverydiffi

4、cultprocessingmethodswillgiverisetoaslightlyimproperdestructionofthewkpiecesurfacelayeritisdifficulttoachievehighprecisionhighefficiencyhighreliabilityprocessingtherebylimitingthescopeofapplicationofceramicmaterialsthefu

5、rtherexpansionof四、五、六、二、陶瓷材料加工技術(shù)金屬材料的加工可根據(jù)材料種類、工件形狀、加工精度、加工成本、加工效率等因素研磨、拋光加工是采用游離磨料對(duì)被加工表面材料產(chǎn)生微細(xì)去除作用以達(dá)到加工效果的一種超精加工方法。在陶瓷材料的超精加工與光整加工中，特別是在用于陶瓷軸承的陶瓷球的精密加工中，研磨、拋光加工有著不可替代的位置。光學(xué)玻璃、藍(lán)寶石等光學(xué)材料，硅片、GaAs基片等半導(dǎo)體材料，Al2O3陶瓷、Si3N4陶瓷等陶瓷材

6、料的鏡面加工大多采用研磨、拋光加工方法。從材料的去除機(jī)理上看，研磨加工是介于脆性破壞與彈性去除之間的一種加工方法，而拋光加工基本上是在材料的彈性去除范圍內(nèi)進(jìn)行。研磨、拋光加工由于材料去除量小，加工效率低，一般只用于超精加工的最終工序。研磨、拋光加工的材料去除率與被加工材料的韌性有較大關(guān)系，韌性越高，加工效率越低。3)ELID磨削加工ELID磨削技術(shù)是由日本物理化學(xué)研究所的大森整等人于1987年提出的一種磨削新工藝，其基本原理是利用在線的

7、電解作用對(duì)金屬基砂輪進(jìn)行修整，即在磨削過程中在砂輪和工具電極之間澆注電解磨削液并加以直流脈沖電流，使作為陽(yáng)極的砂輪金屬結(jié)合劑產(chǎn)生陽(yáng)極溶解效應(yīng)而被逐漸去除，使不受電解影響的磨料顆粒凸出砂輪表面，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)砂輪的修整，并在加工過程中始終保持砂輪的鋒銳性。ELID磨削技術(shù)成功地解決了金屬基超硬磨料砂輪修整的難題，同時(shí)在線電解的微量修整作用使超細(xì)粒度砂輪在磨削過程中能保持鋒銳性，為實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定的超精密磨削創(chuàng)造了有利條件。日本的研究人員使用＃8000

8、(最大磨粒直徑約為2m)鑄鐵基金剛石砂輪對(duì)硅片進(jìn)行磨削，獲得了最大表面粗糙度值為0.1m的高精表面。使用青銅基砂輪對(duì)陶瓷材料進(jìn)行精密磨削也達(dá)到了相同的加工效果。哈爾濱工業(yè)大學(xué)采用ELID磨削技術(shù)對(duì)硬質(zhì)合金、陶瓷、光學(xué)玻璃等脆性材料實(shí)現(xiàn)了鏡面磨削，磨削表面質(zhì)量與在相同機(jī)床條件下采用普通砂輪磨削相比大幅度提高，部分工件的表面粗糙度Ra值已達(dá)到納米級(jí)，其中硅微晶玻璃的磨削表面粗糙度可達(dá)Ra0.012m。這表明ELID磨削技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)對(duì)脆性材料