陶瓷材料微波辅助塑性切削技术综述

    【 www.FsTaoci.Com 】 1、引言

    陶瓷是最重要的无机非金属材料之一。与金属或有机高分子材料相比，陶瓷具有密度小、硬度高、绝缘性能好、耐热、耐磨损、耐腐蚀等优良性能以及磁、光、电、声等特性，在国民经济各领域中得到了广泛应用。但是，传统的陶瓷制备工艺还难以完全满足精密零件的加工精度要求，必须通过后续再加工才能达到工程应用所要求的尺寸精度和表面质量要求。由于陶瓷具有硬、脆特性，致使其加工工艺性极差，是典型的难加工材料。加工难度大严重阻碍了具有优良使用性能的陶瓷材料在众多领域的推广应用。

    本研究项目提出一种新的陶瓷塑性切削机理，并建立了试验系统。如项目研究成功，将提供一种新的陶瓷材料加工方法，同时也有助于半导体材料、粉末金属烧结材料、金属间化合物等硬脆难加工材料加工问题的解决。

    2、国内外陶瓷材料加工方法研究概况

    目前，对陶瓷材料的加工方法可分为采用传统金属切削原理的微小切深加工和采用光、电、声、化学、离子弧等能量的特种加工。

    1987年kiso等应用多晶金刚石刀具对al2o3和si3n4陶瓷进行车削加工，由于加工中刀具作用于陶瓷材料时产生了很多不规则裂纹以及刀具严重磨损，致使加工表面很粗糙加工结果显示，陶瓷材料是通过脆性断裂而不是剪切变形被去除的。1990年nakasuji等发现，当切深极其微小时，脆性材料的加工去除机理可能发生从切深较大时的脆性断裂去除向塑性剪切去除的转变，即脆性材料可以通过塑性剪切方式去除通过用金刚石刀具对脆性陶瓷材料进行微量车削实验，获得了近似镜面的加工表面。

    磨削是应用最多的陶瓷材料加工方法。与陶瓷的车削加工类似，当切深较大时，陶瓷材料是通过脆性断裂去除的，在已磨削表面常常有裂纹存在于亚表层。1987年ito等发现当切深及其微小时，陶瓷材料去除时可能发生塑性流动，在此工艺条件下磨削时，已磨削表面没有产生裂纹。

    虽然采用金刚石微小切深的车削或磨削可获得良好的表面质量，但材料去除效率低，刀具磨损大，使陶瓷材料的加工成本大大提高，占到陶瓷工件总成本的30％～60％（有时甚至高达90％）。另外，由车削或磨削产生的表面/亚表面损伤可能使陶瓷工件强度下降，性能降低。1997年mochida等报道，陶瓷在高速磨削后强度下降了10％～20％。

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