浅谈工程陶瓷材料加工
摘要：工程陶瓷材料以其优良的物理和化学性能，在航空、航天、电力、冶金、通信、石油化工、机械以及现代生物医学等领域得到了广泛的应用，已成为新材料的发展中
心而受到广泛的关注。本文主要论述了工程陶瓷材料的加工技术现状和一些先进的加
工方法，希望能为研究工程陶瓷提供一些帮助。
关键词：工程陶瓷材料加工电加工超声波加工激光加工国外先进加工技术
0 引言
随着材料科学技术的进步,金属间化合物、工程陶瓷、石英、光学玻璃等硬脆材料以及各种增韧、增强的新型复合材料已成为航空航天、国防科技、生物工程、计算机
工程等尖端领域中应用日益广泛的材料.由于这些材料的超精密表面成形十分困难,且传统加工方法已不能满足现代科技的需求,因此有关其精密、超精密磨削加工技术和材料表面成形技术便成为当今世界各国研究的热点。
工程陶瓷材料是由粉状原材料在高温高压下烧结而成。由于烧结时收缩率较大,无法保证烧结后尺寸精度,而作为工件使用的工程陶瓷件都有一定的形位尺寸精度和表面质量要求,因此需要进行再加工。由于工程陶瓷材料硬度高、脆性大,属难加工材料,一
般加工方法有机械加工、电加工、光加工、超声波加工等。
1 陶瓷材料的结构与特性
陶瓷是典型的硬脆材料,一般定义为由氧、碳、硅、硼等元素烧结而成的无机非金属材料。
1.1陶瓷的结构
陶瓷的特性主要是由它的原子存在状态、原子的构造机理以及它们的晶体结构所决定的.相对于具有晶体高对称度结构的金属来说,陶瓷的晶体结构属于低对称结构,晶体是由共价键和离子键或两者结合的方式形成的。
1.2 陶瓷的力学特
陶瓷材料在室温下不具有塑性.其主要原因是由于陶瓷材料的晶体结构具有很强的方向性,高的晶格能使陶瓷晶体中的空穴和位错迁移十分困难,从而形成了陶瓷
材料的高硬度和无塑性流动现象.此外,在陶瓷的晶体结构中,存在着较大的原子间距和较小的电子密度,这种较小的电子密度使陶瓷材料的表面能较低(大部分聚晶陶瓷的表面能为10~50 J/m2).通常具有较大原子间距、低表面能和高弹性模量的材料均表现出一种较高的脆性.实际工程中,材料的延性和脆性在很多情况下是通过材料的断裂韧性来评价的(材料的断裂韧性与弹性模量与其表面能有密切关系)。就
机械加工而言,材料的硬度和脆性越高,加工过程中刀具磨损越大,从而使加工越困难。但就脆性材料而言,材料的断裂韧性低,意味着如果合理有效地利用材料微观脆性破损的特征,材料的去除过程只需要较小的能量便可完成。
2工程陶瓷材料的机械加工
2.1工程陶瓷的车削加工
车削加工主要是用金刚石刀具(或其涂层刀具)切削高硬度、高耐磨性的工程陶瓷。
多晶金刚石刀具难以产生光滑的切削刃,一般只用于粗加工;对工程陶瓷材精车削时,使用天然单晶金刚石刀具,切削时采用微切削方式。由于工程陶瓷材料硬度和脆性非常大,车削加工难以保证其精度要求,故车削加工应用不多,基本上还处于研究阶段。国内外究的重点主要是在工程陶瓷车削机理的研究及车削方法的研究上。目前对工程陶瓷的切削机理还没有形成统一的认识。
2.2工程陶瓷的磨削加工
工程陶瓷材料的磨削加工是目前已有加工方法中应用最多的一种。磨削加工所用砂轮一般选用金刚石砂轮。对金刚石砂轮磨削机理不同学者有不同的解释。(1)磨削时材料去除是由金刚石磨粒在作用于陶瓷工件瞬间产生的所有微观变形和破碎累积完成的。按材料内部缺陷(如裂纹、裂缝)的尺寸和密度以及作用区域应力大小的不同,材料去除方式不同。当切削刃接触工件形成的应力场比缺陷尺寸小时,材料主要通过塑性变形去除;当应力场大于缺陷尺寸时,则脆性微裂纹破碎起主要作用。
(2)金刚石砂轮磨削去除材料是由于磨粒切入工件时,磨粒切削刃前方的材料受到挤
压,当压应力值超过陶瓷材料承受极限时便被压溃,形成大片碎屑。另一方面磨粒切入工件时,由于压应力和摩擦热的作用,磨粒下方的材料会产生局部塑性流动,形成变形层。当磨粒划过后,由于应力的消失,引起变形层从工件上脱离形成切屑。在材料去除的整个过程中,前刀面的压溃去除是主要的。(3)认为工程陶瓷材料磨削去除过程分为三个阶段:弹性滑擦、流动变形和脆性断裂。弹性滑擦是指切削深度很小时,工件与磨粒之间仅作弹性接触滑动,此时不产生切屑。流动变形是指弹性变形和粘塑性流动造成少量磨屑和形成磨削表面的过程。流动变形的原因是由于磨粒切削刃的刃口钝圆半径r大,外锥角H小,在接触区容易形成较大非弹性应力场而避免或减少了裂纹产生和扩展,从而发生流动变形。脆性断裂是形成切屑的主要过程,磨粒给予工件材料施压作用而使其产生裂纹,进而产生局部破坏形成切屑。对工程陶瓷材料的磨削机理的解释还很多,但总的来看有一点是共同的,即脆性断裂是形成材料去
除的主要原因。磨削加工中,切屑的清除是一大问题,一般采用冷却工作液清洗。冷却液不仅起到冲洗切屑粉末的作用,而且可以降低磨削区温度,提高磨削质量,减少磨粒周围粘结剂的热分解等。磨削液一般选用清洗性能好、粘度低的磨削液。金刚石砂轮因其选用结合剂种类、磨粒浓度的不同有不同的磨削特性。在其它磨削条件相同的情况下,青铜结合剂金刚石砂轮的磨削比为树脂结合剂的4倍,但被加工工件表面粗糙度较树脂结合剂砂轮所加工的大。铸铁结合剂是国外近几年开发的一种高强度的新型结合剂,它具有强度高,不易堵塞,磨刃锋利和加工效率高等优点,在国外已开始应用。金刚石颗粒大小是影响陶瓷工件表面质量的又一主要原因。颗粒愈大,所加工表面粗糙度愈大,但加工效率愈高。
2.3工程陶瓷的钻削加工
工程陶瓷材料钻削多采用掏料钻。掏料钻的结构为一环形金刚石砂轮焊接到一中空的钢管上,焊接工艺为银焊。当钻削工程陶瓷材料时,金刚石砂轮高速旋转,利用端面的金刚石磨粒切削材料。钻削常压烧结氮化硅时,材料去除率可达
1600mm3/min。近年来,有成功利用行星式金刚石砂轮钻削方法加工工程陶瓷材料的报道。所用钻头为一专用钻头,切削体部分为一小直径的金刚石砂轮。钻削时,砂轮一边自转,一边沿一定圆周公转,依靠砂轮端面的金刚石磨粒切削作用完成材料去除。该方法只适于加工较大的孔,对小孔加工较困难。
2.4研磨和抛光
在工业生产的某些领域,仅靠磨削是达不到工程陶瓷件表面光洁度要求的,通常要采用研磨和抛光。另一方面,工程陶瓷材料韧性较小,脆性较大,其强度很容易受表面裂痕的影响。但加工工艺往往造成加工表面材料有许多微裂纹,裂纹往往引起应力集中,使裂纹末端应力更大。当该处应力超过裂纹扩展临界值时,裂纹便扩展,引起工件的破坏。加工表面愈粗糙,表面裂纹愈大,愈易产生应力集中,工件强度愈低。因此,研磨不仅是为了达到一定的粗糙度和高的形状精度,而且也是为了提高工件的强度。研磨工程陶瓷用的磨料主要是B4C和金刚石粉。在研磨加工中,研磨参数选择合理时可以达到1Lm/m的形状精度和Ra<0.3Lm的粗糙度。抛光是采用软质抛光器和细粉磨粒以较低的压力作用于工件的一种精加工过程。软质抛光器以弹塑性方式保持着磨粒对加工工件的切深非常浅,通过产生微小的压痕进行加工。近几年抛光技术又有了新的发展,如超声抛光、电加工复合抛光等。
3 当前工程陶瓷加工技术
3.1工程陶瓷材料的电加工
电火花加工主要是通过电极间放电产生高温熔化和汽化蚀除材料,因此材料的可加工性主要取决于材料的热学性质,如熔点、比热、导热系数等,而材料的力学性能
影响较小。电火花加工适合于超硬导电材料的加工。由于大多数陶瓷材料是电的绝缘体,以往很少用电火花加工法加工。但近年来许多高性能工程陶瓷中都含有TiC等导电材料,使得电火花加工成为可能。研究结果表明,当工程陶瓷材料包括单相均质的工程陶瓷和陶瓷陶瓷,金属陶瓷复合材料的电阻率低于18时,可以有效地利用电火花技术对陶瓷材料进行加工。
3.1.1加工导电性陶瓷
工程陶瓷中的相当一部分具有一定的导电性，因而可用电火花直接加工。瑞士一学者通过对不同的导电陶瓷进行电火花加工，发现适用于金属的电火花加工理论对导陶瓷却不适用，研究表明材料去除率和加工表面粗糙度，不仅取决于物理加工参数，—而且还与材料本身有关。另有研究表明，当陶瓷材料的电阻率小于100Ω· cm时，对其进行有效的电火花加工。对导电陶瓷的电火花加工，可采用普通的加工方法和设备。
1．电火花线切割加工
火花线切割加工是研究得较多也是较为成熟的一种，一般的研究都是试图找出线切割加工的各种电参数与加工质量和加工效率之间的关系，国内也做了大量的工作。最近，江苏理工大学朱曾采用普通的数控式线切割机对工程陶瓷A12O3-TiC线切割加工电参数进行优化试验，找出影响生产率和表面粗糙度的主要因素和较优组合。
研究结果表明：电源脉冲间隔对生产有利；加工生产率在较小的脉宽范围内并不随脉宽的增加而提高，较小的脉宽也能取得较高的生产率，这与金属加工的加工生产率一般随脉宽的增加而提高不同；脉冲电压幅值对加工表面粗糙度的影响较大。可见，较大的脉冲间隔和较大的脉冲电压幅值对陶瓷材料的加工有利。
2．电火花成型加工
一般来说，凡是能电火花线切割的材料往往都能进行电火花成型加工，但相对而言，电火花成型加工要考虑的因素多一些，它涉及到电极的形状和损耗，加工时遇到某些不导电的硬质点还可能造成破坏等等。但电火花成型加工对于穿孔，型腔模等方面的加工是线切割所无法代替的。
Kubota对导电的Si3N4，TiN陶瓷做了刻模加工，其导电相TiN含量为300肠，他通过调节脉宽Ti(2—235μs)和放电电流Ie(5—20A)来影响材料去除速度Vw。结果表明，最大的加工速度为7mm’／min，工具电极的损耗从1%到60%不等，表面粗糙度在Ie＝20A，Ti＝35μ s时为Ra＝2.5μm。
Iwanek对一系列导电陶瓷(包括SiC，热压SiC，REFEL SiC和烧结SiC)的可加工性做了研究。加工电流非常小， Ie＝1A，加工电压为170V时， SiC是最好加工的，当Ti＝500μs时， Vw＝0.6mm3／min。另外， Iwanek还得出了“临界电火花加工限制”的上限是100Ω· cm。
以电火花线切割和成型加工为基础，还可衍生出其它方式的加工方法，如电火花内外围和平面磨削，刀具的刃磨，电火花铣槽，齿轮及螺纹的电火花加工等。
3.1.2加工非导电性陶瓷
非导电性陶瓷不具有导电性，不能直接作为电极对另一方进行电火花加工。对此，一般采用电解液法和高电压法来创造产生火花放电的条件，对非导电陶瓷进行加工。
1．电解液法
电解液法实际上是电解电火花复合加工，它是目前研究得最多的方法。这种方法通常是利用电化学反应时在工具电极上产生的气泡，形成电解液中火花放电所需的非导电相，通过气泡放电的热作用来蚀除工件，其中电解作用和化学作用也起了重要的影响。
由于电解液法气体相形成速度慢，放电击穿延时长，大量消耗电解能，因而加工效率低、能耗大。对此，有人提出以高速旋转的齿电极的气流吸附及涡流作用，或用可控充气的技术等方法来解决。
日本学者Chisato了sutsumi等采用脉冲电源，直径为0.5mm钢电极分别在NaOH、 Na2CO3和NaCl的电解液中，对非导电的氧化铝陶瓷进行电解电火花复合打小孔的试验研究。他们发现NaOH水溶液是最适合于电火花加工不导电氧化铝陶瓷的电解液，随着NaOH水溶液的浓度增加或加工电压升高其生产率也跟着提高。
Tsuchiya和Hachiro等采用电解液在线切割机床上实现了对玻璃和陶瓷的线切割。加工时，通过喷嘴将电解液浇注到工件上，使电极丝(负极)与辅助电极(正极)间通过电解液而导通，从而对非导电体工件进行电火花蚀除。
2．高电压法
在尖电极与平板电极间放入绝缘的工件，两极加以高频高压脉冲电源，由于两极间存在寄生电容，使得尖电极附近部分绝缘被破坏，发生辉光放电，从而达到加工的目的。一般使用的电压为5000—6000V，最高为12000V，频率为数十千赫到数十兆赫。
尖电极以自重压力约0.5克压在陶瓷上，两极通上交流电源。电压渐渐升高。
当达到1200V时开始放电，到5000V时引起强烈放电。再提高电压将会使电极烧红。
加工速度减慢。此法加工深坑时由于侧面放电而难以进行。但作为粗加工。其加工速度快，也比较经济。
3.1.3其它
电火花加工技术与超声加工相结合的研磨复合加工，利用电蚀作用降低对超声加工工具的硬度要求，从而采用非金刚石工具加工陶瓷等超硬脆材料。
3.2 工程陶瓷材料的超声波加工
超声波加工就是利用振动频率超过16 000 Hz的工具头,产生0.01~0.1 的振幅,通过悬浮液磨料对工件进行加工使其成形的一种加工方法。悬浮液磨料以极高的速度强力冲击加工表面,在被加工表面造成很大的局部单位面积压力,使工件局部材料发生变形,当达到其强度极限时,材料将发生破坏而变成粉末被打击下来,这是超声波加工工件的主要作用。其次还有悬浮液磨料在工具头高频振动下对工件表面的抛磨作用,以及工作液进入被加工材料裂缝处,加速机械破坏的作用。在上述作用之下工件表面将按工具截面形状逐渐被加工成形。目前,超声波加工主要用于孔加工、套料、切割、雕刻和研磨金刚石拉丝模等。它的宏观作用力小,适合加工薄壁或刚性差的工件。加工精度高,表面粗糙度小,工件表面无残余应力、组织变化及烧伤等现象。
硬脆材料用超声波加工是目前应用较普遍的方法之一。由于加工工具无需旋转,所以能加工型腔和特殊轮廓的孔。当使用中空工具时,还可以实现陶瓷材料的套料加工。目前研究主要集中在如何提高加工效率、加工质量以及加工自动化等方面。
这种方法存在如下缺点:(1)加工工具的更换比较麻烦;(2)由于加工中工具质量变化和力的传导等因素使加工速度和加工质量受到影响;(3)加工工程陶瓷材料时,工具磨损严重,加工效率也比较低。此外,国内超声波加工机床功率小,工具输出振幅<20Lm,而国外超声波加工机床输出振幅可达80Lm。
3.3工程陶瓷材料的激光加工
激光加工是利用高能量密度(108~ 1010w/cm2)的均匀激光束作为热源,在加工陶瓷材料表面局部点产生瞬时高温,局部点熔融或汽化而去除材料。激光加工是一种无接触、无摩擦式加工技术,加工过程中不需模具,通过控制激光束在陶瓷材料表面的聚焦位置,实现三维复杂形状材料的加工。一般激光钻孔和切割所需激光功率为150W~15kW。但同放电加工一样,由于陶瓷材料热导率低,高能束可能会在材料表面产生热应力集中,形成微裂纹、大的碎屑、甚至材料断裂。Copley等研究了
Si3N4陶瓷材料在激光加工过程中的物理化学变化,发现Si3N4并未熔融而是发生了升华,分解为N2和Si单质,沉积的Si与Si3N4热膨胀系数相差很大,材料表面产生微
裂纹,强度损失30%~40%,所以必须进行加工后处理。激光加工适合于在有机物和陶瓷等无机物材料上进行微钻孔、微切割、制作微结构。目前已能加工直径为
4~5Lm、深径比达10以上的微孔。通常所用激光源为CO2和Nd:YAG激光。
激光加工与材料的硬度等力学性能无关。陶瓷与金属比较,对激光的吸收率较高。
因此,利用激光对陶瓷材料特别是对薄板材料进行加工尤为适用。现在可产生振荡激光的激光器种类很多,其中用于工程陶瓷加工的主要有CO2激光和YAG激光。
YAG激光操作容易,可靠性高,适宜于微细加工;CO2激光在效率和输出功率方面较优异,可用于需要大功率的材料加工。由于激光加工时,光束瞬时辐射,在材料表面产生局部高温,形成很大的温度梯度。又由于陶瓷材料很硬脆,因此激光加工后,会产生一定应力变形和不同程度的微裂纹。
3.4工程陶瓷材料的复合加工
复合加工通常具有较高的材料去除率和或加工质量,是当前机械加工技术发展趋势之一。目前工程陶瓷复合加工的方法很多,如电解电火花复合磨削、磁力研磨抛光、超声机械磨削、电解电火花线切割、超声电火花复合加工和充气电解放电复合加工等。这些复合加工方法通常能获得较好的加工质量或较高的加工效率,因此工程陶瓷的复合加工是解决陶瓷材料加工问题的最有效的途径。
针对不同陶瓷材料及陶瓷材料的不同热力学、物化性能,传统机械加工技术不断完善,同时新型加工技术层出不穷。传统加工技术效率高、尺寸精度低、表面光洁度差,各种新型电、热、化学、激光等加工技术适合加工精度要求高、形状复杂同时具有特定性能(导电性、化学特性等)的陶瓷材料,但同时具有加工效率低、要求加工形状尺寸小等条件。近年来,各种复合加工技术在实验室及工程领域得到广泛重视和应用。各种复合加工技术包括:化学机械加工、电解磨削、超声机械磨削、电火花磨削、超声电火花复合加工、电解电火花复合加工、电解电火花机械磨削复合加工等。工程实践表明:复合加工技术可提高材料的加工效率和改善加工后材料的表面质量,是陶瓷材料加工技术发展的趋势之一。下面以化学机械加工中的化学机械效应(Chemmechanical effect)来说明复合加工的优势。在陶瓷材料的磨削、切削过程中,喷射的磨削、切削液通过与加工试件表面的相互化学健合,对材料的去除率及表面光洁度有显著的影响。由于加工摩擦产生的机械能,引发许多复杂的化学反应。这种所谓的/化学机械效应0直接影响机加工过程中的摩擦系数、刀具或砂轮的磨损率、材料表面的粗糙度及力学性能、材料的去除率等。因此分析和研究磨削、切削液的理化性能对陶瓷材料加工性能的影响,选择适当的切削、磨削液也非常重要。Liang H.等研究了切削液、磨削液与蓝宝石、氧化铝多晶材料、单晶硅、氮化硅、碳化硅和硅玻璃等在加工中的化学机械作用。研究表明:硼酸和硅酸的水溶液分别作为不同陶瓷材料的切削液,其钻孔效率比水和商用切削液高50%左右。
Jahanmir S.等发现在加工氧化铝多晶材料时,硼酸替代水作切削液,钻孔率提高,而硼酸对蓝宝石和硅基陶瓷材料则未发现相同的效应。估计可能是硼酸与氧化铝多晶材料的无定形晶界相反应,促使晶粒间发生断裂,提高了材料加工过程中的去除率。另
一种化合物硅酸不与氧化铝相互作用,却可提高了单晶硅、氮化硅、碳化硅材料的加工性能,目前该化学机械作用的机理还不清楚。
4 国外工程陶瓷加工技术的进展
4.1切削机理的研究
1980年,日本学者杉田忠彰,根据线性断裂力学原理,研究了陶瓷切削过程的材料去除机理,提出了材料去除的三种模型:(1)不稳定裂纹扩展型,(2)裂纹残留型,(3)塑性变形型。他研制成功微细切削装置,放在SEM中直接观察了330-10004倍倍率下裂纹的产生,扩展和材料去除的脆性断裂过程。1983年,日本Kanazawa大
学,K.Ueda利用断裂力学理论,初步探讨了材料的脆性断裂和塑性流动的关系,研究了材料塑性流动时的切削。1990年,日本Osaka大学,T.Nakasuji研究了光学零件的镜面切削,根据材料特性和切削参数,建立了由脆性到延性转变的模型和延性去除所需的必要条件,用上述观点实现了锗,硅和铌酸锂(LiNbO3)的镜面加工,粗糙度<20nm。1991年,日本Kanazawa大学,K.Ueda进一步用弹塑性断裂力学和J-积分方法研究了陶瓷材料脆性/延性转换模式。90年代,日本有几位学者开始用分子动力学仿真方法研究有色金属的材料去除机理,在1997年,日本Nagoyo工艺研究所
T.Inamura,应用重组分子动力学原理对单晶硅以不同切削深度进行微细切削动态仿真,研究了裂纹扩展和塑性流动的条件。结果表明,在真空条件下,无缺陷单晶在较大的切削范围里均可实现延性加工,而在大气压条件下临界切削深度的数值就小得多。
4.2 切削工艺的研究
1984年,鸣龙则彦在日本春、秋季学术演讲会上介绍了切削予烧结陶瓷的研究成果,对Al2O3陶瓷在500-1000e,Si3N4陶瓷在1100-1400e予烧结,切削成形后完全烧结,然后精磨制成零件,研究表明:(1)干式切削中,CBN刀具切削1400e予烧结Si3N4寿命最长,陶瓷刀具切削Al2O3500-1000e予烧结陶瓷存在着最佳切削速度。
(2)低温予烧结陶瓷,由于强度低,可用负前角刀具大进给量切削,加工性最好。(3)
湿式切削,烧结金刚石刀具切削性能最佳。通过予烧结,不仅比完全烧结后再磨削的成本降低,而且加工效率大大提高,因此是经济适用的重要工艺。1983年,中井哲男在3工业材料4上发表了切削完全烧结陶瓷的研究成果,研究指出:(1)材料的硬度和断裂韧性是影响切削力的主要因素,由于硬度高,刃口难于切入,故径向力远大于其他分力达5-10倍。(2)切削用量对温度有影响,其中切削速度影响最大。(3)切削中刀具存在机械磨损,他学磨损和剥落,刃口的剥落是由于在热应力作用下晶界损伤和破裂所致。目前,切削完全烧结陶瓷仍处于实验阶段,几个重要问题有待解决。
1986年,Toyo大学,K.Uehara考虑到陶瓷切削的困难,采用氧乙炔火焰加热切削的方法,对莫来石和氮化硅陶瓷进行加热切削实验,测定了切削力,表面粗糙度,刀具磨损
和切屑形成,发现由于切削区温度提高,陶瓷的脆性转化为塑性,在高温条件下两种陶瓷均#36#5金刚石与磨料磨具工程6具有金属切削的特性,加工表面粗糙度下降,刀具寿命显著提高,存在的问题在于刀具的冷却问题有待解决。1992年,日本
T.Mariwaki在CIRP上发表了光学玻璃延性域切削的文章,指出在切削方向上,将超声振动作用于金刚石刀具上,进行钠钙玻璃端面切削,可获得Rmax=30nm的透明表面,实现延性域切削,通过切槽实验还弄清了由于超声振动,临界切削深度增大了。1998年,新加玻理化研究所F.Z.Fang进行单晶硅的金刚石纳米切削,采用0-25b前角刃具进行切深不断变化的锥面切削,并用SEM和AFT检测,予加工表面
Ra=23.8nm,Rmax=140nm,经延性域切削后,可稳定的获得Ra=1nm的镜面,并发现:0b 前角具有略大于切深的刀尖钝圆半径,产生了延性域切削所需的流体静水压力。
2000年,F.Z.Fang又对ZKN7光学玻璃进行延性域切削,证实在临界切削厚度极限以下,用于裂纹扩展的能量大于塑性变形能,所以塑性变形起主导作用,可实现光学玻璃的纳米切削。
5 总结与展望
陶瓷材料具有轻质、高强、超硬、耐高温、耐磨、耐腐蚀、化学稳定性好等优良特性。但由于离子键、共价键为主的键性决定其同时具有高脆、断裂韧性低、弹性模量高等特点,因此硬脆性的陶瓷材料很难进行铣、刨、磨、抛、钻孔等加工,同时高昂的机加工费用和较差的加工精度也限制了其作为工程材料在航天航空、石油化工、仪器仪表等领域的广泛应用。通常精密陶瓷零部件的机加工费用甚至约占总成本的90%。通常,利用复相增韧、组分搭配(玻璃陶瓷)、结构设计(多孔陶瓷)等制备技术,在尽可能少牺牲力学性能的前提下提高材料的可加工性能。研究人员逐渐认识到:宏观、微观结构设计、引入新型工程陶瓷加工技术是与组分设计、优化同等重要的。
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新型陶瓷材料论文陶瓷装饰材料论文：电子陶瓷材料的发 展现状与趋势 电子陶瓷材料的发展现状与趋势 材料学院 080201班李金霖 摘要本文对电子陶瓷系统中的绝缘质、介电质、压电质与离子导体的现状进行了综合评述。指出了电子陶瓷材料及其生产工艺的研究动向和发展趋势。 关键词电子陶瓷,材料,研究和开发 1引言 电子陶瓷材料主要指具有电磁功能的一类功能陶瓷，它具有较大的禁带宽度，可以在很宽的范围内调节其介电性能和导电性能。它以电、磁、光、热和力学等性能及其相互转换为 [1]主要特征，广泛应用于电子、通讯、自动控制等众多高科技领域。 近年来，电子陶瓷的研究和开发十分引入注目，其新材料、新工艺和新器件已在诸多方面取得了成果。 2电子陶瓷材料研究现状及其应用前景 2.1 高导热、电绝缘陶瓷 2.1.1高导热、电绝缘陶瓷的研究现状 绝缘陶瓷又称装置瓷，它具有高电绝缘性、优异的高频特性、良好的导热性以及高化学稳定性和机械强度等特性。 [2] AlN于1862年首次合成，20世纪50年代后期，随着非氧化物陶瓷受到重视，人们开始将AlN陶瓷作为一种新材料进行研究，侧重于将其作为结构材料应用。近10年来，AlN陶瓷的研究热点是提高热传导性能，应用对象是电路基板和
封装材料。最新研究通过采用有效的烧结助剂如CaO和Y0生产出了高纯度、高热导率的AlN。 23 BeO陶瓷是一种高导热率、电绝缘性能良好的材料，它对微电子集成电路的发展作出 [3]了巨大的贡献，但因其有剧毒，已逐渐被停止使用。 近30年来，由于人们的重视和工业应用的需要，高导热电绝缘陶瓷逐渐发展壮大，研究方向也有了一些变化，主要表现在: (1) 新材料的开发。一方面，在原有材料的基础上开发新的材料，如在SiC中添加 [4]2%BeO，获得SiC-BeO高导热电绝缘材料，性能优于BeO;另一方面，独立开发新材料， ,[56]正在开发中的有氮氧化硅(SiON)、SiC纤维、氮化硅系列纤维等。 22 (2) 除原料配方外，成形和烧成工艺研究也取得了较大的进展。1966年Bergmann和Barrington提出了陶瓷粉末的冲击波活化烧结新工艺的概念。在成形工艺上，20世纪90年代开发出两种泥浆原位凝固的成形工艺:凝胶浇注和直接凝聚浇注工艺。在国外的一些实验室已成功地利用这两种工艺制备出形状复杂的氧化铝、氮化硅、碳化硅等制品。 (3) 近年来，针对高导热电绝缘陶瓷制备成本高的问题，一些科技工作者着重研究如何降低制造成本，以期改变应用落后的现状。 2.1.2高导热、电绝缘陶瓷的应用前景 高导热、电绝缘陶瓷具备优良的综合性能，在多方面都有着广泛的应用前景，如高温结构材料、金属熔液的浴槽、电解槽衬里、熔融盐类容器、金属基复合材料增强体和主动装甲材料等。尤其是其导热性良好、电导率低、介电常数和介电损耗
1. 快速凝固 快速凝固技术的发展，把液态成型加工推进到远离平衡的状态，极大地推动了非晶、细晶、微晶等非平衡新材料的发展。传统的快速凝固追求高的冷却速度而限于低维材料的制备，非晶丝材、箔材的制备。近年来快速凝固技术主要在两个方面得到发展：①利用喷射成型、超高压、深过冷，结合适当的成分设计，发展体材料直接成型的快速凝固技术；②在近快速凝固条件下，制备具有特殊取向和组织结构的新材料。目前快速凝固技术被广泛地用于非晶或超细组织的线材、带材和体材料的制备与成型。 2. 半固态成型 半固态成型是利用凝固组织控制的技术.20世纪70年代初期，美国麻省理工学院的Flemings 教授等首先提出了半固态加工技术，打破了传统的枝晶凝固式，开辟了强制均匀凝固的先河。半固态成型包括半固态流变成型和半固态触变成形两类：前者是将制备的半固态浆料直接成型，如压铸成型（称为半固态流变压铸）；后者是对制备好的半固态坯料进行重新加热，使其达到半熔融状态，然后进行成型，如挤压成型（称为半固态触变挤压） 3. 无模成型 为了解决复杂形状或深壳件产品冲压、拉深成型设备规模大、模具成本高、生产工艺复杂、灵活度低等缺点，满足社会发展对产品多样性（多品种、小规模）的需求，20世纪80年代以来，柔性加工技术的开发受到工业发达国家的重视。典型的无模成型技术有增量成型、无摸拉拔、无模多点成型、激光冲击成型等。 4.超塑性成型技术 超塑性成型加工技术具有成型压力低、产品尺寸与形状精度高等特点，近年来发展方向主要包括两个方面：一是大型结构件、复杂结构件、精密薄壁件的超塑性成型，如铝合金汽车覆盖件、大型球罐结构、飞机舱门，与盥洗盆等；二是难加工材料的精确成形加工，如钛合金、镁合金、高温合金结构件的成形加工等。 5. 金属粉末材料成型加工 粉末材料的成型加工是一种典型的近终形、短流程制备加工技术，可以实现材料设计、制备预成型一体化；可自由组装材料结构从而精确调控材料性能；既可用于制备陶瓷、金属材料，也可制备各种复合材料。它是近20年来材料先进制备与成型加工技术的热点与主要发展方向之一。自1990年以来，世界粉末冶金年销售量增加了近2倍。2003年北美铁基粉末。相关的模具、工艺设备和最终零件产品的销售额已达到91亿美元，其中粉末冶金零件的销售为64亿美元。美国企业生产的粉末冶金产品占全球市场的一半以上。可以预见，在较长一段时间内，粉末冶金工业仍将保持较高的增长速率。粉末材料成型加工技术的研究重点包括粉末注射成型胶态成型、温压成型及微波、等离子辅助低温强化烧结等。 6. 陶瓷胶态成型 20世纪80年代中期，为了避免在注射成型工艺中使用大量的有机体所造成的脱脂排胶困难以及引发环境问题，传统的注浆成型因其几乎不需要添加有机物、工艺成本低、易于操作制等特点而再度受到重视，但由于其胚体密度低、强度差等原因，他并不适合制备高性能的陶瓷材料。进入90年代之后，围绕着提高陶瓷胚体均匀性和解决陶瓷材料可靠性的问题，开发了多种原位凝固成型工艺，凝胶注模成型工艺、温度诱导絮凝成形、胶态振动注模成形、直接凝固注模成形等相继出现，受到严重重视。原位凝固成形工艺被认为是提高胚体的均匀性，进而提高陶瓷材料可靠性的唯一途径，得到了迅速的发展，已逐步获得实际应用。 7. 激光快速成型 激光快速成形技术，是20实际90年代中期由现代材料技术、激光技术和快速原型制造术相结合的近终形快速制备新技术。采用该技术的成形件完全致密且具有细小均匀的内部组
浅析精密陶瓷 摘要：系统地阐述了精密陶瓷的发展历史及研究状况，和碾压具体方式精密陶瓷的发展趋势和发水平及存在的问题，提出了未来精密陶瓷的发展趋势及产业化应重点解决的问题。 关键词：精密陶瓷、研磨加工、发展、趋势 A nalysis of Precision Ceramics ＳＯＮＧＭｅｉＸｉｎ （QiqiharUniversity161000） Abstract: Systematic exposition of the history and research status of fine ceramics, and rolling trends specific ways of fine ceramics and send levels and problems, put forward for the future development trend of fine ceramics and industrialization should be focused on solving problems. Keywords: Precision ceramic；grinding；development；trends 1 引言 传统的陶瓷制品，如日用瓷、陈设瓷、建筑卫生瓷等产品都是大家所熟悉的。然而，随着科学技术的飞速发展，而今的陶瓷已逐渐进入许多尖端科学技术领域，并越益显示出巨大的生命力。在所有重要产业部门中，陶瓷作为仅次于金属和塑料的第三种材料，日益获得人们的普遍关注。如果说微电子技术和生物工程技术是新技术革命的两大支柱，那么新材料则是建设和构筑未来高技术社会和信息社会的基础要素。从历史来看如果没有陶器的发明，人类的文明就不会发生从狩猎时代进入农耕时代的变革，同样没有精密陶瓷的发明，微电子技术，宇航技术和其它技术也不可能产生划时代的革新。许多科学家断言:精密陶瓷这种新材料的普遍开发和应用，将使人类由“重厚长大”的钢铁时代进入“轻薄短小”的新陶瓷时代。 精密陶瓷在廿一世纪科学技术的发展中，必定会占有十分重要的地位。同时，这种新型陶瓷材料对我国国民经济建设将发挥重要的作用。 陶瓷的工业应用出现于19世纪末，在20世纪中后期，随着科学技术快速发展对新型陶瓷材料的应用需求不断扩大而获得了非常迅速的发展。到2010年中国精密工业陶瓷产品产值约400亿元，全球精密工业陶 瓷市场销售额约1500亿美元。目前精密陶瓷己经广泛应用于电子信息、航天航空、新能源、生物医学、半导体、机械、工业设备、消费电子等领域。而精密陶瓷的定义是采用严格控制配料及特定工艺制成不经机械研磨加工，就具有表面光滑平整，公差尺寸合乎要求的陶瓷。主要用于制作电路基片、线圈骨架、电子管插座、高压绝缘瓷、火箭的前锥体等。也可制成用于浇制合金的高气孔率精密铸造型芯。还可用作抗震性好的高温材料。 ２精密陶瓷制品种类 ２.１结构陶瓷 包括高温结构陶瓷、耐磨陶瓷、高韧性陶瓷、高(超)硬陶瓷、纳米结构陶瓷、多孔陶瓷、陶瓷超滤膜等; ２.２功能陶瓷 包括磁性陶瓷、敏感陶瓷、光学陶瓷、生物陶瓷和超导陶瓷等;
电子陶瓷材料的发展现状与趋势 材料学院080201班李金霖 摘要本文对电子陶瓷系统中的绝缘质、介电质、压电质与离子导体的现状进行了综合评述。指出了电子陶瓷材料及其生产工艺的研究动向和发展趋势。 关键词电子陶瓷,材料,研究和开发 1引言 电子陶瓷材料主要指具有电磁功能的一类功能陶瓷，它具有较大的禁带宽度，可以在很宽的范围内调节其介电性能和导电性能。它以电、磁、光、热和力学等性能及其相互转换为主要特征，广泛应用于电子、通讯、自动控制等众多高科技领域[1]。 近年来，电子陶瓷的研究和开发十分引入注目，其新材料、新工艺和新器件已在诸多方面取得了成果。 2电子陶瓷材料研究现状及其应用前景 2.1 高导热、电绝缘陶瓷 2.1.1高导热、电绝缘陶瓷的研究现状 绝缘陶瓷又称装置瓷，它具有高电绝缘性、优异的高频特性、良好的导热性以及高化学稳定性和机械强度等特性。 AlN于1862年首次合成[2]，20世纪50年代后期，随着非氧化物陶瓷受到重视，人们开始将AlN陶瓷作为一种新材料进行研究，侧重于将其作为结构材料应用。近10年来，AlN 陶瓷的研究热点是提高热传导性能，应用对象是电路基板和封装材料。最新研究通过采用有效的烧结助剂如CaO和Y203生产出了高纯度、高热导率的AlN。 BeO陶瓷是一种高导热率、电绝缘性能良好的材料，它对微电子集成电路的发展作出了巨大的贡献，但因其有剧毒，已逐渐被停止使用[3]。 近30年来，由于人们的重视和工业应用的需要，高导热电绝缘陶瓷逐渐发展壮大，研究方向也有了一些变化，主要表现在： (1) 新材料的开发。一方面，在原有材料的基础上开发新的材料，如在SiC中添加 2%BeO，获得SiC-BeO高导热电绝缘材料，性能优于BeO[4]；另一方面，独立开发新材料，正在开发中的有氮氧化硅（Si2ON2）、SiC纤维、氮化硅系列纤维等[5～6]。 （2）除原料配方外，成形和烧成工艺研究也取得了较大的进展。1966年Bergmann 和Barrington提出了陶瓷粉末的冲击波活化烧结新工艺的概念。在成形工艺上，20世纪90年代开发出两种泥浆原位凝固的成形工艺：凝胶浇注和直接凝聚浇注工艺。在国外的一些实验室已成功地利用这两种工艺制备出形状复杂的氧化铝、氮化硅、碳化硅等制品。 (3) 近年来，针对高导热电绝缘陶瓷制备成本高的问题，一些科技工作者着重研究如何降低制造成本，以期改变应用落后的现状。 2.1.2高导热、电绝缘陶瓷的应用前景 高导热、电绝缘陶瓷具备优良的综合性能，在多方面都有着广泛的应用前景，如高温结构材料、金属熔液的浴槽、电解槽衬里、熔融盐类容器、金属基复合材料增强体和主动装甲材料等。尤其是其导热性良好、电导率低、介电常数和介电损耗低等特性，使其成为高密度集成电路基板和封装的理想材料。同时也可用作电子器件的封装材料、散热片以及高温炉的发热件等。
精心整理史上最全的陶瓷材料3D打印技术解析 南极熊3D打印网2017-07-11现在已经陆续出现一些陶瓷3D打印机，价格100万到500万人民币的都有。南极熊希望下文可以给读者带来全面的认识。“增材制造”的理念区别于传统的“去除型”制造。传统数控制造一般是在原材料基础上，使用切割、磨削、腐蚀、熔融等办法，去除多余 体模型，而后用分层软件对其进行分层处理，即将三维模型分成一系列的层，将每一层的信息传送到成型机，通过材料的逐层添加得到三维实体制件。跟传统模型制作相比，3D打印具有传统模具制作所不具备的优势：1.制作精度高。经过20年的发展，3D打印的精度有了大幅度的提高。目前市面上的3D打印成型的精度基本上都可以控制在0.3mm以下；2.制作周
期短。传统模型制作往往需要经过模具的设计、模具的制作、制作模型、修整等工序，制作的周期长。而3D打印则去除了模具的制作过程，使得模型的生产时间大大缩短，一般几个小时甚至几十分钟就可以完成一个模型的打印；3.可以实现个性化制作。3D打印对于打印的模型数量毫无限制，不管一个还是多个都可以以相同的成本制作出来，这个优势为3D打印开 陶瓷材料烧结性能非常重要，陶瓷颗粒越小，表面越接近球形，陶瓷层的烧结质量越好。陶瓷粉末在激光直接快速烧结时，液相表面张力大，在快速凝固过程中会产生较大的热应力，从而形成较多的微裂纹。目前，陶瓷直接快速成型工艺尚未成熟，国内外正处于研究阶段，还没有实现商品化。目前，比较成熟的快速成型方法有如下几种：分层实体制造(简称LOM）；
熔化沉积造型（简称FDM）；形状沉积成型（简称SDM）；立体光刻（简称SLA）；选区激光烧结（简称SLS)；喷墨打印法(简称IJM）。2.1分层实体制造（LOM）分层实体制造采用背面涂有热熔胶的薄膜材料为原料，用激光将薄膜依次切成零件的各层形状叠加起来成为实体件，层与层间的粘结依靠加热和加压来实现。LOM最初使用的材料是纸，做出的部件相当于木 和 面LOM LOM ABS 末和有机粘结剂相混合，用挤出机或毛细血管流变仪做成丝后用FDM设备做出陶瓷件生胚，通过粘结剂的去除和陶瓷生胚的烧结，得到较高密度的陶瓷件。适用于FDC工艺的丝状材料必须具备一定的热性能和机械性能，黏度、粘结性能、弹性模量、强度是衡量丝状材料的四个要素。基于这样的限制条件，Rutgers大学的陶瓷研究中心开放出称为RU系列的有机粘结
摘要：简要介绍了自洁功能陶瓷的概念、分类及国内外研究概况，分别阐述了三大自洁功能材料的自洁机理及其制作工艺，提出了目前自洁功能陶瓷存在的问题。 关键词：自洁功能材料自洁功能陶瓷自洁机理 随着工业的发展和人类的各种活动日益频繁，由此而滋生的疾病也越来越多。要解决这一问题，必须走可持续发展之路：一方面解决污染源，另一方面要提高家居环境的抗污染能力，即研制相应的抗污染材料及其制品。对于陶瓷行业而言，这一抗污染材料和制品就是自洁功能陶瓷[1]。 1、自洁功能陶瓷的概念和分类 1.1 概念 自洁功能陶瓷由陶瓷基体和自洁功能材料两大主要部分构成，它是指在陶瓷制品表面或釉层中加入一种或几种具有抗菌、杀菌、防污、除臭和具有净化大气功能的材料，这些功能材料必须以较强的结合力附着在陶瓷上或者与陶瓷本身结为一体，同时对人体不产生任何危害，这样制得的多功能陶瓷称为自洁陶瓷。 1.2 分类 主要分为两大类：一类是有机材料，另一类是无机材料。有机材料多用于塑料、橡胶、纺织行业等，无机材料则多用于无机非金属行业，尤以玻璃和陶瓷行业应用较广。现在所见报导的无机自洁功能材料分三类：一类是含金属离子的无机化合物，如AgNO3、CuO等，另一类是光催化半导体化合物，如TiO2、ZnO等，第三类是具有远红外辐射功能的自洁材料，如锰及其氧化物。另外，有人还提出用稀土复合磷酸盐无机抗菌材料按一定比例添加到陶瓷中制备抗菌功能陶瓷材料。 2、自洁原理 2.1 含金属离子的自洁功能材料 含金属离子的自洁功能材料其杀菌作用主要依赖金属离子中不稳定电子的迁移，这些电子在迁移的过程中阻碍微生物的呼吸和代谢，破坏其蛋白质。以Cu2+离子为例，Cu2+离子失去外围一至两个电子时，具有强烈的氧化性，这种氧化性阻碍了周围的微生物的呼吸。同时，还可氧化分解周围有机物。由此可见，金属离子的杀菌和抗污主要是由强氧化性来完成的。金属离子按其抗菌效果依次为：Ag>Co>Al>Cu>Zn>Fe>Mn>Sn>Ba>Mg>Ca。而其杀菌效果则有变化，为：Ag>Cu>Fe>Sn>Al>Zn>Co，这主要是因为抗菌作用与原子的电子云磁场有关，而杀菌作用则与其氧化作用的大小有关。一般情况下，常用的金属离子有Ag+、Zn2+和Cu2+，分别以其化合物的形式带入。 2.2 光催化半导体自洁功能材料 物质根据其电性可以分为导体、半导体和绝缘体。在半导体材料中，有这样一族材料，它们能够被光子激活，从而实现电子流动，这一族材料称为光催化半导体材料。[4]其中经常应用的光催化半导体材料有：TiO2、ZrO2、V2O3、ZnO、CaS、Se、GaP、SiC等，在自洁陶瓷的研究中应用较多的为：TiO2、ZrO2和ZnO。 2.3 远红外线自洁功能材料 远红外线自洁功能材料包括锆（Zr）、钴（Co）、镍（Ni）锰（Mn）其及氧化物，这类材料的杀菌自洁与其所放出的远红外线射线有关。但这类材料的杀菌效果是有限的，它必须和以上两类自洁功能材料配合使用才有更好的应用价值。 2.4 添加稀土复合磷酸盐抗菌功能陶瓷材料 将稀土复合磷酸盐无机抗菌材料按一定比例添加到陶瓷中制备抗菌功能陶瓷材料[2]。结果表明：在陶瓷中加入稀土复合磷酸盐无机抗菌材料不会降低陶瓷表面质量，且对金黄色葡萄球菌的6h杀抑率可达94.8%。[3]将复合磷酸盐无机抗菌材料、陶瓷熔块、粘土、添加物、
湖南科技大学专业课程论文 论文题目：对介电功能陶瓷性能的研究 学生姓名：付国良 学院：机电工程学院 专业班级：09级金属材料工程二班 学号：0903050201 指导教师：徐红梅 2011年12月20日
对介电功能陶瓷性能的研究 付国良 (09级金属材料工程二班学号：093050201) 【摘要】随着材料科学技术的飞速发展，电功能陶瓷材料的低位变得日益重要，其特性方面发挥的优越性是其他材料不可代替的。电功能材料作为一种精细陶瓷，采用高度精选的原料，通过精密调配的化学组成和严格控制的制造工艺合成的陶瓷材料。近年来，电子元件随科技发展和市场需求不断向片式化、小型化、多功能化等趋势发展，其中，片式化是小型化、多功能化发展的基础。因此，片式化材料和器件的研究成为热点。在片式化多层结构中，为了使用银、铜内电极，降低元件制作成本，低温共烧陶瓷技术成为近年来兴起的一种令人瞩目的多学科交叉的整合组件技术。从介电材料的低温烧结和掺杂改性入手，通过调节成型压力，成型方式，叠层结构，以及采用零收缩技术，零收缩差技术，加入中间层等工艺技术和结构的改变，来研究层状共烧体的收缩率匹配，界面反应，界面扩散和介电性能，最终解决两种材料之间的共烧兼容问题，获得可低温烧结的无翘曲变形，无开裂等缺陷且界面结合良好的叠层共烧体。介电陶瓷和绝缘陶瓷在本质上属于同一类陶瓷，但是与绝缘陶瓷不同的是，主要利用介电性能的陶瓷称为介电陶瓷或者说，介电陶瓷是通过控制陶瓷的介电性质，使之具有较高的介电常数、较低的介质损耗和适当的介电常数温度系数的一类陶瓷。 【关键词】陶瓷功能系数介电 【引言】介电陶瓷对人类的生活影响涉及方方面面，但是人类对功能陶瓷的利用在一些方面的利用还是个空白，我设想如果我们把介电陶瓷用在谐振器、耦合器、滤波器、电容器、半导体、变压器等生活电器中时，这些电器将在工作效率和工作寿命上有很大的提高。为了加强对介电功能陶瓷的功能的广泛利用，我对介电功能陶瓷材料的介电特性做了深入研究。通过对材料性质的分析，我采用实验分析法，设计了周密的实验方案，同时我对介电功能陶瓷的理论基础做了研究设想，设计了研究方法和实验设计。如果电功能陶瓷得到很好的利用，我们的电器和各种电子设备间的工作效率将大大提高，设备制造成本也将大大降低。所以，研究介电功能陶瓷有很深远的意义。 【正文】 一、节电功能陶瓷的定义。 陶瓷材料特有的高强度、耐热性、稳定性等特点，被人们普遍看好用作集成电路板的制造材料。目前作为集成电路基板的陶瓷材料主要有氧化铝、氧化铍、碳化硅及氮化铝等，其中以氧化铝应用最为普遍。
陶瓷材料力学性能的检测方法 为了有效而合理的利用材料，必须对材料的性能充分的了解。材料的性能包括物理性能、化学性能、机械性能和工艺性能等方面。物理性能包括密度、熔点、导热性、导电性、光学性能、磁性等。化学性能包括耐氧化性、耐磨蚀性、化学稳定性等。工艺性能指材料的加工性能，如成型性能、烧结性能、焊接性能、切削性能等。机械性能亦称为力学性能，主要包括强度、弹性模量、塑性、韧性和硬度等。而陶瓷材料通常来说在弹性变形后立即发生脆性断裂，不出现塑性变形或很难发生塑性变形，因此对陶瓷材料而言，人们对其力学性能的分析主要集中在弯曲强度、断裂韧性和硬度上，本文在此基础上对其力学性能检测方法做了简单介绍。 1.弯曲强度 弯曲实验一般分三点弯曲和四点弯曲两种，如图1-1所示。四点弯曲的试样中部受到的是纯弯曲，弯曲应力计算公式就是在这种条件下建立起来的，因此四点弯曲得到的结果比较精确。而三点弯曲时梁各个部位受到的横力弯曲，所以计算的结果是近似的。但是这种近似满足大多数工程要求，并且三点弯曲的夹具简单，测试方便，因而也得到广泛应用。 图1-1 三点弯曲和四点弯曲示意图 由材料力学得到，在纯弯曲且弹性变形范围内，如果指定截面的弯矩为M ，该截面对中性轴的惯性矩为I z ，那么距中性轴距离为y 点的应力大小为： z I My = σ 在图1-1的四点弯曲中，最大应力出现在两加载点之间的截面上离中性轴最远的点，其大小为： =??? ? ???= z I y a P max max 21σ???? ?圆形截面 16矩形截面 332D Pa bh Pa π
其中P 为载荷的大小，a 为两个加载点中的任何一个距支点的距离，b 和h 分别为矩形截面试样的宽度和高度，而D 为圆形截面试样的直径。因此当材料断裂时所施加载荷所对应的应力就材料的抗弯强度。 而对于三点弯曲，最大应力出现在梁的中间，也就是与加载点重合的截面上离中性轴最远的点，其大小为： =??? ? ???= z I y a P l max max 4σ???? ?圆形截面 8矩形截面 2332D Pl bh Pl π 式中l 为两个支点之间的距离（也称为试样的跨度）。 上述的应力计算公式仅适用于线弹性变形阶段。脆性材料一般塑性变形非常小，同弹性变形比较可以忽略不计，因此在断裂前都遵循上述公式。断裂载荷所对应的应力即为试样的弯曲强度。 需要注意的是，一般我们要求试样的长度和直径比约为10，并且在支点的外伸部分留足够的长度，否则可能影响测试精度。另外，弯曲试样下表面的光洁度对结果可能也会产生显著的影响。粗糙表面可能成为应力集中源而产生早期断裂。所以一般要求表面要进行磨抛处理。当采用矩形试样时，也必须注意试样的放置方向，避免使计算中b 、h 换位得到错误的结果。 2.断裂韧性 应力集中是导致材料脆性断裂的主要原因之一，而反映材料抵抗应力集中而发生断裂的指标是断裂韧性，用应力强度因子（K ）表示。尖端呈张开型（I 型）的裂纹最危险，其应力强度因子用K I 表示，恰好使材料产生脆性断裂的K I 称为临界应力强度因子，用K IC 表示。金属材料的K IC 一般用带边裂纹的三点弯曲实验测定，但在陶瓷材料中由于试样中预制裂纹比较困难，因此人们通常用维氏硬度法来测量陶瓷材料的断裂韧性。 陶瓷等脆性材料在断裂前几乎不产生塑性变形，因此当外界的压力达到断裂应力时，就会产生裂纹。以维氏硬度压头压入这些材料时，在足够大的外力下，压痕的对角线的方向上就会产生裂纹，如图2-1所示。裂纹的扩展长度与材料的断裂韧性K IC 存在一定的关系，因此可以通过测量裂纹的长度来测定K IC 。其突出的优点在于快速、简单、可使用非常小的试样。如果以P C 作为可使压痕产生雷文的临界负荷，那么图中显示了不同负荷下的裂纹情况。 由于硬度法突出的优点，人们对它进行了大量的理论和实验研究。推导出了各种半经
龙源期刊网 https://www.doczj.com/doc/c6648623.html, 浅析先进陶瓷材料的研究现状及发展趋势 作者：孙彬 来源：《科技资讯》2017年第27期 摘要：随着现阶段各种高新技术日新月异的发展，先进陶瓷材料已经成为了新材料领域 中的翘楚，也是很多技术创新领域需要用到的关键材料，受到了很多发达国家和工业化企业的极大关注，先进材料的发展以及应用也在很大程度上对于工业的发展和进步产生一定的影响。本文旨在探讨先进陶瓷材料的研究现状及发展趋势。 关键词：工业陶瓷材料先进研究环保发达国家 中图分类号：TQ174.7 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2017）09（c）-0217-02 随着先进陶瓷的各种优势越来越明显，很多自动化控制、人工智能、电子智能技术领域都需要先进陶瓷的入驻，可以说，先进陶瓷的市场产量和覆盖范围已经发展到了一个不可忽视的阶段。 1 先进陶瓷的具体应用以及性能优势对比 先进陶瓷，根据各自的优点以及应用范围，大体可以分为两大类，也就是功能陶瓷和结构陶瓷，具体的应用范围以及性能优势，如表1所示。 2 国内外对于先进陶瓷材料的研究现状 2.1 国外对于先进陶瓷材料的研究现状 现阶段，全球各个国家对于先进陶瓷材料进行研究应用的趋势越来越明显。 举例来说，以美国和日本为代表，在对于先进陶瓷材料的研究和应用方面远远领先于其他国家。美国的宇航局和航空局大规模的应用了先进陶瓷。比如说在航空发动机上用陶瓷来替代其他材料；提出了关于先进陶瓷的多个计划，在每年对于先进材料的研究和应用上，投入多达35亿美元。这些都是为了提高他们在国际上的综合竞争能力。而日本也提出了对于先进陶瓷 研究和开发的一项计划，名曰“月光计划”，另外，欧盟各国尤其是以工业闻名的德国，都对先进陶瓷进行了研究和开发，法国也紧随其后，主要集中在对新能源材料进行重点的研究和突破。 综合来说，这些发达国家，比如美国、日本、欧盟，它们在先进陶瓷领域每年的平均增长率高达12%，其中欧盟较为领先，多达15%～18%，美国则是9.29%，日本是7.2%。现阶 段，全球先进陶瓷的最大市场集中在美国和日本，其次就是欧盟国家，甚至可以说，先进陶瓷在发达国家更加受到重视和人们的欢迎。
陶瓷基复合材料在航天领域的应用 概念：陶瓷基复合材料是以陶瓷为基体与各种纤维复合的一类复合材料。陶瓷基体可为氮化硅、碳化硅等高温结构陶瓷。这些先进陶瓷具有耐高温、高强度和刚度、相对重量较轻、抗腐蚀等优异性能，而其致命的弱点是具有脆性，处于应力状态时，会产生裂纹，甚至断裂导致材料失效。而采用高强度、高弹性的纤维与基体复合，则是提高陶瓷韧性和可靠性的一个有效的方法。纤维能阻止裂纹的扩展，从而得到有优良韧性的纤维增强陶瓷基复合材料。陶瓷基复合材料具有优异的耐高温性能，主要用作高温及耐磨制品。其最高使用温度主要取决于基体特征。 一、陶瓷基复合材料增强体 用于复合材料的增强体品种很多，根据复合材料的性能要求，主要分为以下几种 纤维类增强体 纤维类增强体有连续长纤维和短纤维。连续长纤维的连续长度均超过数百。纤维性能有方向性，一般沿轴向均有很高的强度和弹性模量。 颗粒类增强体 颗粒类增强体主要是一些具有高强度、高模量。耐热、耐磨。耐高温的陶瓷等无机非金属颗粒，主要有碳化硅、氧化铝、碳化钛、石墨。细金刚石、高岭土、滑石、碳酸钙等。主要还有一些金属和聚合物颗粒类增强体，后者主要有热塑性树脂粉末 晶须类增强体
晶须是在人工条件下制造出的细小单晶，一般呈棒状，其直径为~1微米，长度为几十微米，由于其具有细小组织结构，缺陷少，具有很高的强度和模量。 金属丝 用于复合材料的高强福、高模量金属丝增强物主要有铍丝、钢丝、不锈钢丝和钨丝等，金属丝一般用于金属基复合材料和水泥基复合材料的增强，但前者比较多见。 片状物增强体 用于复合材料的片状增强物主要是陶瓷薄片。将陶瓷薄片叠压起来形成的陶瓷复合材料具有很高的韧性。 二、陶瓷基的界面及强韧化理论 陶瓷基复合材料(CMC)具有高强度、高硬度、高弹性模量、热化学稳定性等优异性能，被认为是推重比10以上航空发动机的理想耐高温结构材料。界面作为陶瓷基复合材料重要的组成相，其细观结构、力学性能和失效规律直接影响到复合材料的整体力学性能，因此研究界面特性对陶瓷基复合材料力学性能 的影响具有重要的意义。 界面的粘结形式 （1）机械结合（2）化学结合 陶瓷基复合材料往往在高温下制备，由于增强体与基体的原子扩散，在界面上更易形成固溶体和化合物。此时其界面是具有一定厚度的反应区，它与基体和增强体都能较好的
探析工程陶瓷材料加工技术现状原焕强 发表时间：2018-02-02T17:00:37.763Z 来源：《基层建设》2017年第31期作者：原焕强 [导读] 摘要：由于工程陶瓷具有极高的硬度、良好的耐磨性和耐腐蚀性以及脆性高等特点，成为难加工材料，特别是加工高精度、形状复杂的构件非常困难，因此，陶瓷材料作为工程结构材料的大规模推广使用，在很大程度上取决于陶瓷零件加工技术的发展。 身份证号码：45088119870210XXXX 摘要：由于工程陶瓷具有极高的硬度、良好的耐磨性和耐腐蚀性以及脆性高等特点，成为难加工材料，特别是加工高精度、形状复杂的构件非常困难，因此，陶瓷材料作为工程结构材料的大规模推广使用，在很大程度上取决于陶瓷零件加工技术的发展。本文综述了国内外陶瓷材料加工技术的研究现状。 关键词：工程陶瓷材料；加工技术 引言 陶瓷材料的原子通过共价键、离子键结合，而金属材料通过金属键相结合，所以陶瓷材料与金属材料有完全不同的性质。陶瓷材料在常温下对剪切应力的变形阻力很大，且硬度很高。由于陶瓷晶体是由阳离子和阴离子及它们之间的化学键组成的，化学键具有方向性、原子堆积密度低、原子间距大，使陶瓷显示出很大的脆性，加工产生的缺陷多，所以是典型的难加工材料。发展高效低成本的加工技术十分重要。 一、工程陶瓷加工技术现状 由于陶瓷材料种类繁多，制品形状各异，其制造工艺也多种多样，一般是将粉末原料进行冷压成型高温烧结或热压烧结后再加工成制品。可以概括为四个阶段：配料-粉末成型-烧结-加工。其中每一过程均影响制品的最终性能，即使陶瓷坯料是由微米级超细粉料组成，其质量也难以控制。由于粉料完全无可塑性，为了成型，除粘合剂外必需添加各种成型添加剂。未烧结的成型材料在烧结过程中通常会收缩约20%，引起制品的尺寸偏差和变形。在烧结后进行精加工，其加工性能又很差。由于这种种原因，以往陶瓷制品的形状大多较简单，制品的使用功能也较单一。近年来工程陶瓷材料的应用日益活跃，在改进制造工艺方面也展开了激烈竞争。 虽然陶瓷成型、烧结技术的进步不断提高了制品的精度，但将陶瓷作为结构材料特别是机械结构互相配合使用时，仍必须对陶瓷进行加工，以提高烧结制品的尺寸和形状精度及加工表面的完整性。 二、工程陶瓷材料的机械加工 2.1工程陶瓷的钻削加 目前广泛采用金刚石空心钻加工直径数毫米以上的圆孔。据报道该方法在钻削常压烧结氮化硅时，材料去除率可达1600mm3/min以上。由于陶瓷硬度极高，在钻削过程中金刚石钻头磨损严重，此外，由于陶瓷的脆性很大，在孔的入口和出口处崩刃现象严重，影响孔的加工质量。目前在这种空心钻上附加超声波振动进行陶瓷钻削，明显改善了加工效果。也有利用金刚石砂轮磨削内孔及金刚石刀具刮孔，但只适用于陶瓷工件上已有预置孔的情况。目前机械加工方法仅限于数毫米左右直径的孔加工，尚难获得理想的经济效果和表面加工质量，现正不断努力开发新的钻孔加工方法。 2.2工程陶瓷的车削加工 工程陶瓷的车削加工主要采用金刚石刀具（或涂层刀具）进行。多晶金刚石刀具难以产生光滑锋利的切削刃，一般只用于粗加工。而工程陶瓷的精密车削须使用天然单晶金刚石刀具，采用微切削方式。但由于工程陶瓷材料硬度和脆性非常大，车削加工仍难以保证加工精度和加工质量的要求，当前主要集中于工程陶瓷车削机理及车削方法实用化的研究上。尽管对工程陶瓷的车削机理还未形成统一认识，但较10年前已获得很大发展。 2.3工程陶瓷的磨削加工 陶瓷磨削中磨屑的处理一般采用冷却液冲洗，不仅可以冲走磨屑，还可以降低磨削温度，提高加工质量，降低砂轮耗损。一般选用清洗性能好、粘度低的磨削液。另外，砂轮的选择对陶瓷加工影响极大。铸铁结合剂是国外80年代末开发的高强度砂轮结合剂，具有强度高、不易堵塞、磨刃锋利和加工效率高等特点。目前铸铁结合剂砂轮已被国内用来磨削陶瓷。金刚石磨粒的大小也是影响陶瓷加工表面质量的重要因素。通常磨粒越小，加工表面粗糙度越低，但砂轮的磨削比降低。为了能获得较好的综合指标，国外正研究对陶瓷的缓进给磨削。 2.4工程陶瓷的研磨和抛光加工 研磨和抛光是工程陶瓷零件的重要加工方法，早已用于球面、圆柱面等简单成型表面的加工。研磨通常采用铸铁等较硬的研具有数微米以上的磨粒。抛光采用软质抛光器和细粉磨粒在较低的压力下加工。近年来研磨抛光技术取得了许多新进展，如超声抛光、电加工复合抛光等。 三、工程陶瓷材料的电加工 3.1导电工程陶瓷材料的电加工 电火花加工通过电极间放电产生高温熔化和汽化蚀除材料，材料的可加工性主要取决于材料的热学性质，而材料的力学性能影响较小。电火花加工适合于超硬导电材料的加工。由于大多数陶瓷材料是电的绝缘体，以往很少用电火花加工法加工。但近年来许多高性能工程陶瓷中都含有TiC等导电材料，使得电火花加工成为可能。研究结果表明，当工程陶瓷材料包括单相均质的工程陶瓷和陶瓷/陶瓷，金属/陶瓷复合材料的电阻率低于 ?m时，可以有效地利用电火花技术对陶瓷材料进行加工。 3.2非导电工程陶瓷材料的电加工 有一种高压电火花加工方法可以加工非导电陶瓷材料。其加工原理是：在尖电极与平电极间放入绝缘的陶瓷材料工件，两电极间加以直流或交流高电压，使尖电极附近的介质被击穿，发生辉光放电蚀除。但辉光电流小，加工效果差。由于两电极间存在寄生电容，把电源变为高频或脉冲性电源，可以使极间流过相当多的辉光电流，通常使用高压高频电源。这种方法加工表面较粗糙，需用机械加工修研。日本提出了另一种新的非导电陶瓷材料电火花加工方法，其原理是：在薄片工件上压放一块薄金属网作为辅助电极，辅助电极和工具电极分别与脉冲电源的正、负极相连，并放在油类工作液中，当脉冲电压施加到两极间，便在工具与辅助电极间产生火花放电；当电火花穿过工件上的辅助电极时，由于金属材料的气化、喷射或溅射等作用使陶瓷零件表面导电，加工得以持续。但该方法加工深度较浅。
浅谈多孔陶瓷 08化本黄振蕾080900029 摘要：随着控制材料的细孔结构水平的不断提高以及各种新材质高性能多孔陶瓷材料的不断出现,多孔陶瓷的应用领域与应用范围也在不断扩大,目前其应用已遍及环保、节 能、化工、石油、冶炼、食品、制药、生物医学等多个科学领域,引起了全球材料学科的高度关注。 关键词：多孔陶瓷制备应用发展 0.引言 多孔陶瓷是一种经高温烧成、内部具有大量彼此相通, 并与材料表面也相贯通的孔道结构的陶瓷材料。多孔陶瓷的种类很多, 可以分为三类: 粒状陶瓷烧结体、泡沫陶瓷和蜂窝陶瓷[ 1]。多孔陶瓷由于均匀分布的微孔和孔洞、孔隙率较高、体积密度小, 还具有发达的比表面, 陶瓷材料特有的耐高温、耐腐蚀、高的化学和尺寸稳定性, 使多孔材料可以在气体液体过滤、净化分离、化工催化载体、吸声减震、保温材料、生物殖入材料, 特种墙体材料和传感器材料等方面得到广泛的应用[ 2]。因此, 多孔陶瓷材料及其制备技术受到广泛关注。 1多孔陶瓷材料的制备方法 1. 1 挤压成型法 挤压是一种塑性变形工艺, 可分为热挤压和冷挤压。一般是在压力机上完成, 使工件产生塑性变形, 达到所需形状的一种工艺方法。其过程是将制备好的泥条通过一种预先设计好的具有蜂窝网格结构的模具挤出成形, 经过烧结后就可以得到典型的多孔陶瓷。目前, 我国已研制出并生产使用蜂窝陶瓷挤出成型模具达到了400 孔/ 2. 54 cm ×2. 54 cm 的规格。美国与日本已研制出了600 孔/ 2. 54 cm ×2. 54 cm、900 孔/ 2.54 cm ×2. 54 cm 的高孔密度、超薄壁型蜂窝陶瓷。我国亦开始了600 孔/ 2. 54 cm ×2. 54 cm 挤出成型模具的研究, 并取得了初步成功[ 3]。例如, 现在用于汽车尾气净化的蜂窝状陶瓷, 它是将制备好的泥条通过一种预先设计好的具有蜂窝网格结构的模具挤出成型, 经过烧结后得到典型的多孔陶瓷。其工艺流程为: 原料合成+ 水+ 有机添加剂→混合练混→挤出成型→干燥→烧成→制品。这种工艺的优点在于, 可根据实际需要对孔形状和大小进行精确设计; 缺点是不能成型复杂孔道结构和孔尺寸较小的材料, 同时对挤出物料的塑性有较高要求[ 4] 。 1. 2 颗粒堆积成孔工艺法 颗粒堆积工艺是在骨料中加入相同组分的微细颗粒, 利用微细颗粒易于烧结的特点, 在高温下液化, 从而使骨料连接起来。骨料粒径越大, 形成的多孔陶瓷平均孔径就越大, 并呈线性关系。骨料颗粒尺寸越均匀, 产生的气孔分布也越均匀, 孔径分布也越小。另外, 添加剂的含量和种类, 以及烧成温度对微孔体的分布和孔径大小也有直接关系。如Yang 等[ 5]用Yb2O3 作为助剂制备了多孔氮化硅陶瓷, 通过加入Yb2O3 后, 使氮化硅微孔陶瓷孔的分布更加均匀, 经烧结后使孔隙率达到很好的要求。另外, 孔隙率可通过调整颗粒级配对孔结构进行控制, 制品的孔隙率一般为20% ~ 30% 。若在原料中加入碳粉、木屑、淀粉、塑料等成孔剂, 高温下使其挥发可将整体孔隙率提高至75% 左右[ 6]。主要优点在于工艺简单, 制备强度高; 不足之处在于气孔率低。
功能陶瓷材料研究论文 苏州科技学院 化学生物与材料工程学院 材料学专业 题目：锰锌铁氧体材料的性能研究与制备 姓名：吕岩 学号： 1411093004 指导老师：钱君超
锰锌铁氧体材料的性能研究与制备 摘要：铁氧体材料是当今一种重要的磁性材料。二十世纪三十年代以来，由于该种材料固有的特性，人们对这种材料产生了浓厚的兴趣，并开展了广泛的研究。本文主要从锰锌铁氧体入手，介绍了高磁导率锰锌铁氧体的研究历史及其在信息产业发展过程中的意义和作用，同时从配方优化、烧结工艺、测试方法等方面综述了国内外的研究与发展现状。 关键词：锰锌铁氧体；高磁导率；配方；烧结工艺 Abstract：Ferrite materials is a very important magnetic materials at present.For the inherent characteristics of this materials,people had a strong interesting in it and extensive research carried out since the 1930s.This article is mainly about MnZn ferrite，introducing the background，the significance and current state of manufacturing high permeability MnZn ferrite was summed up and at the same time the investigation status about composition，sintering process and methods of analysis was reviewed. Key words：MnZn ferrite;high permeability;composition;sintering process
一陶瓷生产工艺流程 二原料 菱镁矿，煤矸石，工业氧化铝，氧化钙，二氧化硅，氧化镁。三坯料的制备 1原料粉碎 块状的固体物料在机械力的作下而粉碎，这种使原料的处理操作，即为原料粉碎。（1）粗碎 粗碎装置常采用颚式破碎机来进行，可以将大块原料破碎至40-50毫米的碎块，
这种破碎机是无机材料工厂广泛应用的醋碎和中碎机械。是依靠活动颚板做周期性的往复运动，把进入两颚板间的物料压碎，颚式破碎机具有结构简单，管理和维修方便，工作安全可靠，使用范围广等优点。它的缺点是工作间歇式，非生产性的功率消耗大，工作时产生较大的惯性力，使零件承受较大的负荷，不适合破碎片状及软状粘性物质。破碎比较大的破碎机的生产能力计算方法如下： G=0.06upkbsd/tanq 式中G破碎机生产能力，Kg/h u物料的松动系数，0.6-0.7 P物料的密度 K每分钟牙板摆动次数，次/MIN b进料口长度，单位米 S牙板之开程单位米 Q钳角D破碎后最大物料的直单位毫米 (2)中碎 碾轮机是常用的中碎装置。物料是碾盘与碾轮之间相对滑动与碾轮的重力作用下被碾磨与压碎的，碾轮越重尺寸越大，则粉碎力越强。陶瓷厂用于制备坯釉料的轮碾机常用石质碾轮和碾盘。一般轮子直径为物料块直径的14-40倍，硬质物料取上限，软质物料物料下限。 轮碾机碾碎的物料颗粒组成比较合理，从微米颗粒到毫米级粒径，粒径分布范围广，具有较合理的颗粒范围，常用于碾碎物料。 （3）细碎 球磨机是陶瓷厂的细碎设备。在细磨坯料和釉料中，其起着研磨和混合的作用。陶瓷厂多数用间歇式湿法研磨坯料和釉料，这是由于湿式球磨时水对原料的颗粒表面的裂缝有劈尖作用，其研磨效率比干式球磨高，制备的可塑泥和泥浆的质量比矸干磨得好。泥浆除铁比粉除铁磁阻小效率高，而且无粉尘飞扬。 （4）筛分 筛分是利用具有一定尺寸的孔径或缝隙的筛面进行固体颗粒的分级。当粉粒经过筛面后，被分级成筛上料和筛下料两部分。筛分有干筛和湿筛。干筛的筛分效率主要取决于物料温度。物料相对筛网的运动形式以及物料层厚度。当物料湿度和粘性较高时，容易黏附在筛面上，使筛孔堵塞，影响筛分效率。当料层较薄而筛面与物料之间相对运动越剧烈时，筛分效率就越高，湿筛和干筛的筛分效果主要却决于料将的稠度和黏度。 陶瓷厂常用的筛分机有摇动筛，回转筛以及振筛。 （5）除铁 （6）A磁选条件 坯料和釉料中混有铁质将使制品外观受到影响，如降低白度，产生斑点。因此，原料处理与坯料制备中，除铁是一个很重要的工序。 从物理学中，作用在单位质量颗粒上磁力为 F=RHdH/dh
工程陶瓷材料新型光整加工技术的研究 可 行 性 分 析 报 告 班级： 姓名： 学号： 时间： 景德镇陶瓷学院
一、基本情况： 1、项目名称：工程陶瓷材料新型光整加工技术的研究 2、目的和意义 工程陶瓷具有许多优良的性能，比如较高的硬度和强度，很强的耐腐蚀、耐磨损、耐高温能力和良好的化学惰性等，因此在航空航天、化工、军事、机械、电子电器以及精密制造领域的应用日益广泛。目前各发达国家如德、日、美、英等国非常重视工程陶瓷的开发及应用。80年代以来，各国竞相投人大量的资金及人力，在工程陶瓷加工理论和技术、产品开发和应用等方面取得了很大的进展。 由于陶瓷材料的高硬度和高脆性，被加工陶瓷元件大多会产生各种类型的表面或亚表面损伤，这会导致陶瓷元件强度的降低，进而限制了大材料去除率的采用。对陶瓷高效磨削加工而言，根本目标就是在保持材料表面完整性和尺寸精度的同时获得最大的材料去除率。目前陶瓷的加工成本己达到整个陶瓷元件成本的80%～90% ，高加工成本以及难以测控的加工表面损伤层限制了陶瓷元件更广泛的应用。 陶瓷材料广阔的应用前景和复杂的加工特性，都要求对陶瓷的磨削加工过程进行全面而深入的了解。从上世纪90年代开始，国内外学者进行了大量的研究，在陶瓷磨削的新型方式、陶瓷磨削的材料去除机理、磨削烧伤、磨削表面完整性等的影响因素、不同磨削条件的最佳磨削参数等多方面都取得了积极的研究成果。本文主要就陶瓷磨削的研究现状及发展状况进行了归纳和总结。 3、磨削机理的研究： 由于砂轮的磨粒尺寸、形状和磨粒分布的随机性以及磨削运动规律的复杂性，给磨削机理的研究带来了很大的困难。在陶瓷磨削方面由于陶瓷的高硬度和高脆性，大多数研究都使用了“压痕断裂力学”模型或“切削加工”模型来近似处理。20世纪80年代初，Frank和Lawn首先建立了钝压痕器、尖锐压痕器和接触滑动三种机理分析研究模型，提出了应力强度因子公式K=aE·P/C2/3，根据脆性断裂力学条件K≥KC，导出了脆性断裂的临界载荷PBC ＝Cb·K ，他又根据材料的屈服条件s≥sY，导出了塑性变形模式下临界载荷PYYC=s3/g3(或PYYC=H3Y/g3)。 4、完成期限： 1、2012年08月，完成各单元最佳磨削参数的实验研究 2、2013年03月，完成砂轮工作轨迹的软件设计 3、2013年09月，完成用户试用 4、2013年10月，完成样机性能检测 5、2013年12月，样品技术鉴定 5、成果提供形式：