氧化锆陶瓷具备陶瓷材料联合的高硬度、高脆性和低断裂韧性等特征，使陶瓷材料在加工经过中很轻易产生变形层、表面/亚表面微裂纹、材料粉末化、朦胧表面、相变地域、残剩应力等毛病束缚了陶瓷材料运用范畴的进一步增添。

陶瓷材料特殊是硬度较大的陶瓷材料如氧化锆陶瓷等从来即是“加工痛苦户”，乃至陶瓷精细元件的加工花费占到成本的30%-60%，有的乃至高达90%。因而探究陶瓷材料的精细、高效、低成本加工办法就显示尤其首要。

图1氧化锆陶瓷件

备注：图片原因商德先进陶瓷

一、氧化锆陶瓷磨削加工手艺

磨削加处事为陶瓷板滞加工的紧要权谋，也是今朝氧化锆陶瓷的紧要板滞加工办法。跟着国表里浩大学者不停深入和发达，已慢慢产生一系列的理论提拔，磨削加工办法和权谋也在不停的变动和革新。下文将对磨削加工理论及关联工艺发达做简捷整顿。

1、延性域磨削加工手艺

延性域磨削手艺主假如针对脆性材料而言，努力于寻觅无损伤的磨削。在磨削脆性材料时，切屑的产生与磨削金属等塑性材料相像，“切屑”经过剪切的大势被磨料从整体上切除下来，磨削后的表面和亚表面没有裂纹产生，也没有脆性剥落时的高低不平局势产生，防止了亚表面裂纹的产生，是一种损伤微小的磨削方法，在陶瓷、玻璃、光学和半导体范围有广漠的运用前程。

手艺重点：该手艺是紧要采纳高刚度高分辩率的磨床，经过掌握磨削深度，使脆性材料以延性域的大势去除，也便是脆性材料的磨削机制由平昔的脆性断裂变成塑性滚动，取舍适宜的磨削参数及砂轮的特征参数，来获得较好的加工表面。

图2两种脆性材料的去除机理：a脆性断裂去除，b塑性滚动去除

图片懂得：塑性和脆性是硬脆材料的两个及基天性质，在旧例前提下，硬脆材料其屈从强度与断裂强度特殊挨近，因而加工时，磨粒和材料来往区的应力首先抵达断裂强度，产生裂纹顶端，裂纹顶端增添产生裂纹，着末断裂生成磨屑，加工表面损伤严峻，亚表面残留必定深度的裂纹，见上图a。当去除材料的未变形厚度减小莅临界值如下，就会涌现脆性延性变化，磨料和陶瓷材料的来往区应力首先抵达剪切强度极限，产生塑性滚动，从而产生切屑，从而完成延性域加工，见上图b。

运用示例：杜建华等采纳粒度为W0.5微粉金刚石砂轮对氧化锆陶瓷的磨削实践讲明，在砂轮线速率Vs=11.8m/s，进给速率V1=40mm/min，可得到表面粗拙度Ra=3nm的超滑润镜面。厚度较小氧化锆陶瓷工件采纳个别磨削时会由于细小颠簸产生裂纹，而延性域磨削是加工陶瓷材料无损加工的一种方法。

2、激光预热帮忙磨削加工

氧化锆、氮化硅、氧化铝等工程陶瓷材料强度高、耐磨损、抗腐化，其成品后加工个别采纳磨削加工，个别的磨削加工工艺临盆效率低、成本高、加工繁杂形态制件对比痛苦。比年来涌现的加热帮忙切削手艺是办理难加工材料加工的一种有用办法。今朝罕用的热源有:等离子电弧、氧乙炔焰和激光等，与其余热源比拟，激光光斑尺寸小、能量密度高，并在能量散布和光阴特征上有很好的可控性，在加热帮忙加工上得到了精深的运用。

图3激光预热帮忙磨削加工

工艺简述：该办法是将具备充实能量的一束激光聚焦后晖映到所加工陶瓷材料的适当部位，对其在较短光阴内举办预加热，使陶瓷材料表面产愤怒化或许溶化督促金相结构变动以及产生相当大的热应力，抬高陶瓷材料的断裂韧性，使其产生脆性毁坏向塑性变形的变化，从而完成工件表面材料的去除。

表1激光加热帮忙切削手艺可加工材料示例

材料品种

材料称呼

工程陶瓷

氮化硅、氧化铝、氧化锆、莫来石等

金属

对象钢、不锈钢、钛合金、钛、铸铁等

复合材料

氧化铝加强铝基材料、碳化硅陶瓷基复合材料等

3、ELID镜面磨削手艺

在线电解休整（Electrolyticin-processdressing，ELID）镜面磨削手艺是一种低成本高效率的超精细镜面加工手艺，精深运用功程陶瓷、硬质合金、光学玻璃、玻璃陶瓷、单晶硅等超精细加工范围中。关于硬脆材料及难加工材料,ELID镜面磨削手艺做为一种高效的镜面加工手艺,将庖代保守的研磨抛光工艺举办精细镜面加工。其处事道理见下图及下文懂得。

图4平面磨削ELID基根源理安装示用意

ELID磨削加工道理：如上图所示，电源正极经过电刷连贯到导电砂轮的中间(这可节减电刷的磨损)，而电源负极安设到砂轮表面响应的地位，砂轮与负极的空隙在0.1~0.3mm范畴内调动，喷嘴中喷出的具备电解功效的磨削液满盈正负极空隙之间，在直流脉冲电源的效用下，使全部系统坚持电解的状况，使电解砂轮表面的分离剂消融，主动去除分离剂，显露安葬的磨粒，这类休整连续举办，保证在加工经过中砂轮长期有凸起的磨粒用以保持砂轮的横蛮状况，从而使工件表面能有用地抵达镜面成就。

图5小米手机氧化锆陶瓷镜面后盖

备注：据说这玩意惟独钻石能磨花，不懂得有没有采纳这类加工方法呢

4、超声波磨削加工

超声波磨削加工主假如哄骗超声震荡的对象，推开工件和对象间的磨料悬浮液，对被加工工件举办攻击和抛磨，使其部分材料被蚀除而成粉末，来抵达穿孔切割和研磨、抛光的目标。

图6超身波磨削加工道理图

在陶瓷材料磨削加工中经过不同的磨削参数对氧化锆陶瓷举办个别和超声波帮忙磨削加工，研讨讲明个别磨削时，跟着砂轮速率的添加，氧化锆陶瓷磨削力显然节减，而超声磨削没有显然变动；超声磨削深度能抵达10μm，高于个别磨削近10μm。超声波磨削加工与电火花、电解、激光加工手艺比拟，既不依赖材料的导电性又没有热物理效用，特殊适当氧化锆等硬脆材料的藐小加工，正向着高精度、藐小化方位发达。

备注：由于氧化锆陶瓷的制备工艺以及增韧办法不同，制备出的氧化锆陶瓷成品机能及其加工方法也有极大的差别。比方研讨人员采纳陶瓷复相的方法对氧化锆陶瓷举办增韧办理，因而对这类陶瓷材料的磨削加工会采纳其余的加工方法，如激光热应力切割手艺，磨料水射流加工，金刚石套料铣削加工，电火花加工等等。

二、氧化锆陶瓷磨削加工用金刚石磨具

氧化锆陶瓷材料属于高硬脆难加工材料，金刚石磨具是其罕用的磨削加工对象。按分离剂的不同金刚石砂轮个别也许分为树脂分离剂金刚石砂、陶瓷分离剂金刚石砂轮和金属分离剂金刚石砂轮。

1、树脂分离剂金刚石砂轮多采纳热固性树脂，具备固化温度低、制备相对简短等上风，紧要用于磨孔、外圆磨及平面磨等。

图7树脂分离剂金刚石砂轮

2、金属分离剂金刚石砂轮其分离剂和磨料的结协力强，韧性好，能承袭较大的载荷，曾经在硬脆材料繁杂型面磨削、精细和超精细磨削范围得到了运用。

图8金属分离剂金刚石砂

3、陶瓷分离剂金刚石砂轮具备较高的弹性模量及较低的断裂韧性，它的分离强度高于树脂分离剂金刚石砂轮，自锐性优于金属分离剂金刚石砂轮，被精深运用于加工陶瓷、玻璃、硬质合金等材料。

图9陶瓷分离剂金刚石磨轮

参考原因

1、氧化锆陶瓷磨削加工的研讨近况，河南产业大学，侯永改，田久根，路继红，周青海，马加加等著。

2、陶瓷材料延性域磨削机理，南京航空航天大学机电学院，郑建新，徐家文，吕正兵等著。

3、激光加热帮忙切削手艺的运用及发达前程，哈尔滨产业大学机电工程学院，王扬，孔宪俊，张宏志，杨立军，迟关怀等著。

4、ELID镜面磨削加工手艺研讨发达，湖南大学国度高效磨削工程手艺研讨中间，尹韶辉，曾宪良，范玉峰，朱勇健，唐昆等著。

5、金刚石砂轮的分类及研讨发达，辽宁科技大学，王友明著。

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