陶瓷磨削材料去除机理的研究进展

磨削是目前工程陶瓷的主要加工方法，为了开发新的高效、低成本、低损伤加工陶瓷的方法，需要更深入地揭示其加工机理。介绍了陶瓷磨削的材料去除机理方面的研究进展，就其进行了一定的讨论，并得出相关的结论。     

氧化锆陶瓷超声辅助磨削材料去除机理试验研究

为研究超声振动作用对先进陶瓷磨削材料去除机理的影响,文章在超声振动方向垂直于磨削表面条件下,采用钎焊磨头对氧化锆陶瓷开展了超声辅助磨削（ultrasonic assisted grinding,UAG）试验。基于磨削表面微观形貌、磨削力和磨削比能分析,对变磨削深度条件下普通磨削（conventional grinding,CG）与超声辅助磨削的材料去除机理进行了对比。结果表明：当磨削深度低于10μm时,两种方法对应的表面材料去除机理均以塑性去除为主,且普通磨削表面伴有片层状破碎,而超声辅助磨削表面则存在尺寸细小的纹路状微破碎,同时磨削力与磨削比能也较低。当磨削深度超过10μm后,材料去除机理均转变为脆性断裂模式,且加工表面出现微裂纹,但相同条件下超声辅助磨削表面微裂纹尺寸较小。     

纳米结构Al2O3/13TiO2涂层精密磨削的材料去除机理的研究

应用扫描电镜对纳米结构Al2O3/13TiO2(n-Al2O3/13TiO2)涂层精密磨削后的表面/亚表面形貌进行观察和分析,结合对n-Al2O3/13TiO2精密磨削的单颗磨粒磨削力、磨削力分力比和比磨削能的磨削实验结果的分析,揭示了n-Al2O3/13TiO2涂层精密磨削的材料去除机理.研究表明,在大多数磨削条件下,n-Al2O3/13TiO2陶瓷涂层磨削的材料去除机理主要是以材料碎裂和材料压碎等脆性去除方式为主,同时也存在一定的材料粉末化以及极少的显微塑性变形等方式.研究结论对纳米结构陶瓷涂层的工业化应用具有重要的理论和实用价值.     

纳米ZrO_2陶瓷二维超声磨削温度实验研究

磨削参数的选择对工件表层磨削温度有着重要影响。本文采用人工热电偶法,通过普通磨削和二维超声振动磨削的对比实验,重点分析了对纳米ZrO2陶瓷平面磨削温度影响最大的磨削参数——磨削深度的影响。实验表明当磨削深度超过临界磨削深度时,陶瓷材料的被去除机理将由塑性去除转变为脆性去除破坏,磨削温度也显著升高。此外,本文还从粒径角度对纳米ZrO2陶瓷材料的磨削温度进行了实验研究和分析。     

纳米结构A12O3／13TiO2涂层精密磨削的材料去除机理的研究

应用扫描电镜对纳米结构Al2O3／13TiO2(n—Al2O3／13TiO2)涂层精密磨削后的表面／亚表面形貌进行观察和分析，结合对n—Al2O3／13TiO2精密磨削的单颗磨粒磨削力、磨削力分力比和比磨削能的磨削实验结果的分析，揭示了n—Al2O3／13TiO2涂层精密磨削的材料去除机理。研究表明，在大多数磨削条件下，n—Al2O3／13TiO2陶瓷涂层磨削的材料去除机理主要是以材料碎裂和材料压碎等脆性去除方式为主，同时也存在一定的材料粉末化以及极少的显微塑性变形等方式。研究结论对纳米结构陶瓷涂层的工业化应用具有重要的理论和实用价值。     

高温结构陶瓷的磨削去除机理及磨削加工技术

根据高温结构陶瓷材料的特点 ,主要论述了该材料的磨削去除机理及其磨削加工技术 ,介绍了高温结构陶瓷材料的ELID磨削、延性域磨削、超声波磨削、超高速磨削、“一次行程”镜面磨削等先进磨削技术。     

纳米ZrO2陶瓷的超声振动延性域磨削特性研究

本文分析了纳米ZrO2陶瓷在普通和超声磨削状态下的裂纹扩展过程及延性去除机理;通过对不同磨削状态的磨削力及AFM和SEM对表面质量的观察,做了在普通和超声磨削状态下的对比试验,研究了临界延性磨削深度对磨削力及表面质量的影响关系;基于超声振动磨削过程及磨削力的分析,讨论了超声振动增加延性磨削深度的原因,最后通过AFM对延性域加工表面形貌的形成机理进行了观察。研究表明：超声加工能明显提高纳米ZrO2陶瓷的临界延性磨削深度,振动方向垂直于砂轮线速度方向时,其磨削效果要优于振动方向平行于砂轮速度方向的磨削效果。通过在延性域范围内磨削,超声加工能高效地获得纳米加工表面,超精密磨削表面是由不同幅值多种波形叠加的结果。     

纳米结构陶瓷涂层的磨削机理

用压痕断裂力学模型或切削加工模型来处理纳米结构陶瓷的磨削去除机理.把磨削中磨粒与工件的相互作用近似看成理想的小规模压痕现象,研究磨削裂纹的形成与扩展过程、材料的去除过程以及陶瓷磨削表面缺陷来评价陶瓷加工表面质量.切削加工模型证明了虽然材料去除通常由脆性去除实现,但大部分磨削能消耗与塑性变形有关.     

工程陶瓷的磨削机理和磨削模型

结构和功能特性均远优于普通陶瓷的工程陶瓷的出现最早也只是在20世纪初期,其发展和应用不过百年的历史。真正从理论上对工程陶瓷的加工原理和加工模型开展深入研究仅仅是最近二、三十年间由材料学和机加工工艺学领域的学者们共同组     

超声砂带磨削TiC-TiB2复合陶瓷表面质量试验研究

任何机械加工方法都不能获得理想表面,而要实现工件高精度、低表面粗糙度值、低残余应力、低硬化层的表面高质量要求,这是现代磨削技术的重要发展趋势。通过超声砂带磨削与普通砂带磨削的对比试验,研究分析了砂带粒度、磨削深度、砂带线速度、工件进给速度等加工工艺参数对工件表面质量的影响。实验结果表明:采用细粒度的金刚石砂带以及合理的磨削工艺参数可以降低工件表面粗糙度和减少磨削裂纹,这在生产中具有重要的实际意义。     

单颗磨粒超声辅助磨削SiC陶瓷材料去除机理

为研究不同磨削速度下超声振动作用对SiC陶瓷磨削过程中材料去除机理的影响,采用钎焊单颗金刚石磨粒工具,基于连续变磨削深度试验方法,在SiC陶瓷抛光表面开展了超声辅助磨削与普通磨削对比试验.结果表明,随着单颗磨粒磨削深度的逐渐增大,SiC陶瓷超声辅助磨削与普通磨削时的材料去除机理均经历了塑性去除→脆-塑转变→大尺寸脆性...     

氧化铝陶瓷缓进给磨削机理的研究

本文通过扫描电子显微镜对氧化铝陶瓷缓进给磨削后的表面进行详尽的观察，对氧化铝陶瓷的磨削机理进行研究。研究表明对氧化铝陶瓷进行缓进给磨削时，主要以脆性崩碎方式去除材料，并伴随着一定量的塑性流动，给出了氧化铝陶瓷在缓进给磨削方式下无裂纹磨削方法。同时研究了磨削参数对表面粗糙度的影响，实践证明工程陶瓷材料以缓进给方式磨削和特定的磨粒粒度下表面粗糙度Ra值是稳定的。     

超高速磨削切屑去除机理的分子动力学仿真研究

利用分子动力学建立了超高速磨削的物理模型和数学模型,模型包括边界原子层、牛顿原子层和恒温原子层。运用Tersoff势函数对磨粒原子和工件原子之间的相互作用力进行计算。建立了模拟的运动方程,对其进行数值求解,从而获得工件原子变化后的位移和速度。模拟了不同磨削深度下切屑的形成情况。讨论磨削深度对切屑形成过程的影响,研究了超高速磨削冲击成屑的机理。     

工程陶瓷高效精密磨削加工技术的研究进展

工程陶瓷具有许多优异的性能,已广泛用于各工业行业中。介绍了现阶段实现工程陶瓷高效精密磨削加工的方法,诸如高速深磨、激光预热辅助磨削、ELID镜面磨削、超声振动辅助磨削、预应力磨削以及复合工艺磨削等。从磨削效率、加工质量、成本、局限性等方面比较了这几种加工方法的优缺点。对工程陶瓷高效精密磨削加工技术的研究进行了展望。     

纳米陶瓷刀具材料的研究现状

纳米陶瓷材料由于第二相颗粒的加入，使材料的许多性能与一般的陶瓷材料相比产生了很大的变化。通过比较A12O3基系统和Si3N4基系统这两种主要的纳米结构陶瓷材料，从不同的角度讨论了纳米陶瓷刀具材料显微结构的变化和力学性能的提高，并就目前关于纳米陶瓷刀具材料增韧补强机理的模型进行了比较，最后给出了纳米陶瓷刀具材料的研究现状。     

纳米结构陶瓷涂层磨削力的研究

对纳米陶瓷涂层材料在金刚石砂轮精密磨削过程中的磨削力(包括单位磨削面积磨削力和砂轮单颗磨粒磨削力)进行了研究,分析了砂轮磨削深度、工件进给速度、金刚石砂轮磨粒尺寸以及粘结剂类型等磨削参数对磨削力的影响规律.     

SiCf/SiC复合材料超声辅助磨削试验研究

连续碳化硅纤维增强碳化硅基复合材料(SiC_f/SiC)具有密度低、模量高、强度高、耐高温和抗氧化等优点,在航空航天领域具有广阔的应用前景。针对SiC_f/SiC复合材料加工过程中易产生纤维断裂、翘曲和拔出等问题,采用电镀金刚石磨头对SiC_f/SiC复合材料进行超声辅助磨削试验研究,测量并对比超声辅助磨削与普通磨削在不同磨削参数下磨削力和磨削力比的变化,观察加工表面质量。结果表明：超声辅助磨削能显著降低SiC_f/SiC的磨削力比并提升表面质量,但当磨削速度不断增加时,超声辅助加工的效果减弱并趋于普通磨削。     

2.5D Cf/SiC刹车材料浮动磨削工艺试验研究

为研究2.5D C_f/SiC刹车材料的浮动磨削加工性能,设计单因素试验探究了砂轮转速、工作台调定压力和磨削深度对磨削力、表面粗糙度和表面形貌的影响规律,分析了磨削表面典型加工缺陷及材料去除机理。结果表明：砂轮转速、工作台调定压力和磨削深度对法向磨削力影响显著,对切向磨削力影响不大;工作台调定压力对表面粗糙度的影响程度最大。2.5D C_f/SiC刹车材料以脆性断裂去除方式为主,不同纤维方向上的加工缺陷形式存在差异,其主要加工缺陷为界面脱粘、微裂纹、基体破碎、纤维剥离及破碎。试验通过单因素方法分析得到了较好的表面质量,表面粗糙度Sa可达0.6μm左右。     

铜铋合金与ZrO2陶瓷扩散焊接头的组织与剪切强度

在1.3Pa的真空环境下,用扩散焊接法进行了Cu-x%Bi合金(x=0,0.5,1.0,2.0)与ZrO2陶瓷的连接,并采用扫描电镜、电子探针及剪切试验机等研究了铜铋合金与ZrO2陶瓷扩散焊接头的组织及剪切强度。结果表明:在焊接压力作用下挤入接合界面的铋,在焊接后部分残留在界面上,对焊接热应力有缓释作用,可提高接头的剪切强度;当接头的使用温度高于373K后,由于界面上铋的软化,接头的剪切强度急剧下降,难以在高温环境中使用。     

氧化锆陶瓷超声辅助磨削表面质量试验研究

为研究不同工具对超声辅助磨削后工件表面质量的影响,在超声振动方向垂直于磨削表面的条件下,采用电镀磨头与钎焊磨头,针对氧化锆陶瓷开展了超声辅助磨削试验,对2种磨头普通磨削及超声辅助磨削所获得的加工表面形貌及表面粗糙度进行了对比分析。结果表明,相同磨削用量条件下,电镀磨头磨削后的工件表面相对于钎焊磨头破碎现象有所加剧,表面质量较差;钎焊磨头磨削后工件表面塑性去除区域较电镀磨头增长明显;在超声辅助磨削条件下,钎焊磨头磨削后的工件表面粗糙度Ra的下降幅度最大为33.6%,优于电镀磨头磨削后的工件表面粗糙度Ra的最大下降幅度(25.7%)。