99氧(yang)化铝陶瓷(ci)常用(yong)加工方(fang)法

　　99氧化铝陶瓷材料属难(nan)加(jia)(jia)(jia)工(gong)(gong)材料，具有高硬(ying)度、脆性(xing)大(da)的特点，常(chang)见(jian)的有磨削加(jia)(jia)(jia)工(gong)(gong)、切削加(jia)(jia)(jia)工(gong)(gong)、激光加(jia)(jia)(jia)热加(jia)(jia)(jia)工(gong)(gong)、高压磨料水射(she)流(liu)加(jia)(jia)(jia)工(gong)(gong)以及超声波加(jia)(jia)(jia)工(gong)(gong)等加(jia)(jia)(jia)工(gong)(gong)方法(fa)。

　　磨削加工(gong)：

　　目前大(da)部分的(de)(de)(de)陶(tao)(tao)瓷(ci)加(jia)工主(zhu)要是采(cai)用磨(mo)(mo)(mo)(mo)削(xue)(xue)(xue)加(jia)工的(de)(de)(de)方(fang)法。由于99氧(yang)化(hua)铝陶(tao)(tao)瓷(ci)材(cai)(cai)(cai)(cai)料(liao)硬度高，磨(mo)(mo)(mo)(mo)削(xue)(xue)(xue)砂轮的(de)(de)(de)磨(mo)(mo)(mo)(mo)具磨(mo)(mo)(mo)(mo)料(liao)一(yi)般采(cai)用金刚石(shi)（天然、人造）材(cai)(cai)(cai)(cai)料(liao)，而(er)研磨(mo)(mo)(mo)(mo)时大(da)多采(cai)用B4C材(cai)(cai)(cai)(cai)料(liao)作为研磨(mo)(mo)(mo)(mo)的(de)(de)(de)磨(mo)(mo)(mo)(mo)料(liao)。研究表(biao)明(ming)，99氧(yang)化(hua)铝陶(tao)(tao)瓷(ci)在(zai)磨(mo)(mo)(mo)(mo)削(xue)(xue)(xue)过(guo)程中陶(tao)(tao)瓷(ci)材(cai)(cai)(cai)(cai)料(liao)主(zhu)要有(you)晶粒去除(chu)、脆(cui)性(xing)(xing)(xing)断(duan)裂、材(cai)(cai)(cai)(cai)料(liao)剥落、晶界微(wei)(wei)破碎等脆(cui)性(xing)(xing)(xing)去除(chu)方(fang)式(shi)。陶(tao)(tao)瓷(ci)表(biao)面空隙和裂纹通(tong)过(guo)成形、延展(zhan)(zhan)、剥落、碎裂，整个晶粒从(cong)工件(jian)表(biao)面上(shang)脱落，完成材(cai)(cai)(cai)(cai)料(liao)的(de)(de)(de)脆(cui)性(xing)(xing)(xing)去除(chu)过(guo)程。在(zai)实(shi)际磨(mo)(mo)(mo)(mo)削(xue)(xue)(xue)过(guo)程中，机床(chuang)的(de)(de)(de)特性(xing)(xing)(xing)，磨(mo)(mo)(mo)(mo)削(xue)(xue)(xue)参数以(yi)及的(de)(de)(de)磨(mo)(mo)(mo)(mo)粒形状对磨(mo)(mo)(mo)(mo)削(xue)(xue)(xue)加(jia)工都有(you)影响。当(dang)前研究的(de)(de)(de)热(re)点是如何利用材(cai)(cai)(cai)(cai)料(liao)的(de)(de)(de)塑(su)性(xing)(xing)(xing)去除(chu)机理实(shi)现(xian)陶(tao)(tao)瓷(ci)磨(mo)(mo)(mo)(mo)削(xue)(xue)(xue)的(de)(de)(de)延展(zhan)(zhan)性(xing)(xing)(xing)磨(mo)(mo)(mo)(mo)削(xue)(xue)(xue)，目前，可以(yi)实(shi)现(xian)结合了陶(tao)(tao)瓷(ci)表(biao)面微(wei)(wei)破碎面和塑(su)性(xing)(xing)(xing)变形的(de)(de)(de)半延展(zhan)(zhan)性(xing)(xing)(xing)磨(mo)(mo)(mo)(mo)削(xue)(xue)(xue)，由此减(jian)少(shao)了工件(jian)表(biao)面的(de)(de)(de)微(wei)(wei)裂纹，提高了工件(jian)的(de)(de)(de)强度。

　　切削加工：

　　考虑到刀具(ju)的(de)(de)(de)磨损(sun)和加工效率，99氧(yang)化铝陶瓷的(de)(de)(de)切削(xue)加工，通(tong)常采用金刚(gang)石或立方氮化硼作为刀具(ju)材料。日本(ben)学者杉田忠彰(zhang)，根据线性断(duan)裂力学原理(li)，提出(chu)了陶瓷材料去除的(de)(de)(de)三种模型：(1)不稳定裂纹(wen)扩展型（2）裂纹(wen)残(can)留(liu)型（3）塑性变形型。研究表明，99氧(yang)化铝陶瓷的(de)(de)(de)临(lin)界(jie)切削(xue)深度(du)apmax=2μm，ap>apmax时(shi)，材料为脆(cui)性去除方式，切削(xue)时(shi)将(jiang)会在(zai)陶瓷件表面残(can)留(liu)脆(cui)性龟裂，从而对陶瓷零件的(de)(de)(de)强度(du)和工作可(ke)靠性产生(sheng)影响。

　　激光(guang)加工：

　　激(ji)(ji)光加(jia)(jia)工是(shi)以(yi)激(ji)(ji)光作为加(jia)(jia)工能源的(de)(de)(de)非接(jie)触式加(jia)(jia)工，因(yin)(yin)此(ci)避免了材(cai)料(liao)脆性去(qu)除时(shi)产(chan)生的(de)(de)(de)表面(mian)(mian)裂纹(wen)。当高(gao)能量的(de)(de)(de)激(ji)(ji)光作用在(zai)被(bei)加(jia)(jia)工零(ling)件(jian)的(de)(de)(de)加(jia)(jia)工面(mian)(mian)上时(shi)，陶瓷(ci)局(ju)部区域的(de)(de)(de)能量可达(da)108JCM2以(yi)上，因(yin)(yin)为陶瓷(ci)材(cai)料(liao)对长波激(ji)(ji)光的(de)(de)(de)吸收效率很高(gao)，所以(yi)零(ling)件(jian)加(jia)(jia)工面(mian)(mian)上经(jing)过光能转变成的(de)(de)(de)热能会让工件(jian)的(de)(de)(de)表面(mian)(mian)小范围内(nei)的(de)(de)(de)温度快速升高(gao)，并使工件(jian)材(cai)料(liao)融化(hua)(hua)、汽化(hua)(hua)，从而(er)达(da)到去(qu)除工件(jian)表面(mian)(mian)的(de)(de)(de)材(cai)料(liao)的(de)(de)(de)效果。由于聚焦光斑小，其热影响区小，因(yin)(yin)此(ci)可以(yi)实现精(jing)密(mi)加(jia)(jia)工。

　　常(chang)用于陶(tao)(tao)(tao)瓷(ci)加工(gong)的(de)有(you)(you)激(ji)(ji)光和激(ji)(ji)光两类(lei)激(ji)(ji)光，二(er)氧(yang)化(hua)碳激(ji)(ji)光有(you)(you)效功率比较高，脉冲(chong)时间比较长，一般(ban)用于高速加工(gong)。但(dan)是，因(yin)为陶(tao)(tao)(tao)瓷(ci)吸(xi)收二(er)氧(yang)化(hua)碳激(ji)(ji)光的(de)效率较高，且在陶(tao)(tao)(tao)瓷(ci)表(biao)面的(de)光斑范围较大，使得陶(tao)(tao)(tao)瓷(ci)工(gong)件(jian)受热(re)区(qu)域大，这样就使得陶(tao)(tao)(tao)瓷(ci)表(biao)面容易产生脆性破坏；激(ji)(ji)光的(de)有(you)(you)效功率低且脉冲(chong)时间短(duan)，但(dan)是其激(ji)(ji)光束(shu)的(de)能量密度(du)高，因(yin)此(ci)常(chang)用于加工(gong)陶(tao)(tao)(tao)瓷(ci)零(ling)件(jian)。

　　超声(sheng)波加工(gong)：

　　超(chao)(chao)声(sheng)波加(jia)(jia)(jia)工(gong)实(shi)质(zhi)上是在(zai)工(gong)具(ju)和(he)被加(jia)(jia)(jia)工(gong)零件(jian)的(de)(de)(de)空隙之(zhi)间投入液态或者糊状(zhuang)的(de)(de)(de)磨(mo)(mo)料，利用(yong)超(chao)(chao)声(sheng)波的(de)(de)(de)振动作用(yong)，使得(de)磨(mo)(mo)粒(li)高(gao)速(su)地连续(xu)撞击(ji)、打压并(bing)抛磨(mo)(mo)被加(jia)(jia)(jia)工(gong)材料的(de)(de)(de)表(biao)面，使得(de)被撞击(ji)磨(mo)(mo)削(xue)(xue)的(de)(de)(de)材料流出，从而实(shi)现(xian)切削(xue)(xue)的(de)(de)(de)目的(de)(de)(de)。需(xu)注意的(de)(de)(de)是：超(chao)(chao)声(sheng)波施加(jia)(jia)(jia)在(zai)加(jia)(jia)(jia)工(gong)工(gong)具(ju)与被加(jia)(jia)(jia)工(gong)工(gong)件(jian)表(biao)面上；在(zai)工(gong)具(ju)和(he)被加(jia)(jia)(jia)工(gong)零件(jian)的(de)(de)(de)空隙之(zhi)间存在(zai)液态或者糊状(zhuang)的(de)(de)(de)磨(mo)(mo)料；需(xu)要给(ji)加(jia)(jia)(jia)工(gong)工(gong)具(ju)施加(jia)(jia)(jia)微小(xiao)的(de)(de)(de)压力，使其压住被加(jia)(jia)(jia)工(gong)零件(jian)，才能(neng)实(shi)现(xian)对加(jia)(jia)(jia)工(gong)零件(jian)的(de)(de)(de)采用(yong)超(chao)(chao)声(sheng)波加(jia)(jia)(jia)工(gong)。

　　超(chao)(chao)声(sheng)波振动很早就应用(yong)(yong)于陶瓷加(jia)(jia)工(gong)(gong)，当前(qian)已经得到普(pu)遍的(de)应用(yong)(yong)。超(chao)(chao)声(sheng)波在加(jia)(jia)工(gong)(gong)不(bu)同的(de)孔(kong)或(huo)者槽时，所需要的(de)工(gong)(gong)具(ju)也是(shi)不(bu)一样(yang)的(de)，更换工(gong)(gong)具(ju)会(hui)降低(di)加(jia)(jia)工(gong)(gong)效(xiao)率(lv)；如果(guo)(guo)设计专(zhuan)用(yong)(yong)夹具(ju)则会(hui)增加(jia)(jia)制造(zao)成本；同时如果(guo)(guo)工(gong)(gong)具(ju)使用(yong)(yong)过于频(pin)繁(fan)会(hui)使得工(gong)(gong)具(ju)磨(mo)损加(jia)(jia)剧，质量精度不(bu)高，从而影响(xiang)(xiang)超(chao)(chao)声(sheng)波磨(mo)料的(de)共振频(pin)率(lv)，最(zui)终影响(xiang)(xiang)加(jia)(jia)工(gong)(gong)质量。目前(qian)超(chao)(chao)声(sheng)波加(jia)(jia)工(gong)(gong)的(de)研究方(fang)向是(shi)采用(yong)(yong)多种加(jia)(jia)工(gong)(gong)方(fang)法实(shi)现(xian)超(chao)(chao)声(sheng)波复(fu)合加(jia)(jia)工(gong)(gong)，以(yi)此(ci)来提高工(gong)(gong)件表面的(de)加(jia)(jia)工(gong)(gong)质量及(ji)其(qi)制造(zao)效(xiao)率(lv)和(he)成本。如超(chao)(chao)声(sheng)波的(de)车(che)削(xue)、磨(mo)削(xue)，细(xi)分有超(chao)(chao)声(sheng)钻孔(kong)、超(chao)(chao)声(sheng)波加(jia)(jia)工(gong)(gong)螺纹(wen)、超(chao)(chao)声(sheng)振动打(da)磨(mo)抛光等。

　　高(gao)压磨料水射流加工：

　　水(shui)(shui)射(she)流(liu)加(jia)工(gong)是(shi)(shi)将(jiang)经(jing)过(guo)特殊处理的(de)(de)水(shui)(shui)注入高(gao)压(ya)(ya)系统(tong)，使水(shui)(shui)迅速(su)增压(ya)(ya)到(dao)几(ji)百(bai)乃(nai)至(zhi)几(ji)千巴(ba)的(de)(de)超高(gao)压(ya)(ya)，然(ran)后再将(jiang)这(zhei)种高(gao)压(ya)(ya)水(shui)(shui)通过(guo)一个(ge)(ge)直径仅(jin)为(wei)的(de)(de)喷(pen)嘴喷(pen)出，高(gao)压(ya)(ya)水(shui)(shui)流(liu)速(su)度(du)为(wei)音速(su)的(de)(de)2-3倍，磨(mo)料(liao)与流(liu)经(jing)喷(pen)嘴的(de)(de)水(shui)(shui)混合，冲击(ji)被加(jia)工(gong)陶瓷材(cai)料(liao)。高(gao)压(ya)(ya)磨(mo)料(liao)水(shui)(shui)切(qie)割(ge)时所使用的(de)(de)磨(mo)料(liao)为(wei)天然(ran)石榴石磨(mo)料(liao)，磨(mo)料(liao)带(dai)有(you)很多棱角呈(cheng)现(xian)不规(gui)则(ze)形(xing)状，在高(gao)压(ya)(ya)水(shui)(shui)的(de)(de)带(dai)动下(xia)对陶瓷工(gong)件进行冲击(ji)时，磨(mo)料(liao)本身(shen)起到(dao)一个(ge)(ge)冲击(ji)压(ya)(ya)头的(de)(de)作用，由于99氧化铝陶瓷是(shi)(shi)脆性材(cai)料(liao)，当其表(biao)面受到(dao)强(qiang)大(da)冲击(ji)力(li)时，将(jiang)产生一定长(zhang)度(du)的(de)(de)裂纹(wen)，随(sui)着冲击(ji)力(li)的(de)(de)增大(da)，裂纹(wen)不断扩展，形(xing)成切(qie)屑(xie)，切(qie)屑(xie)从陶瓷表(biao)面脱落(luo)实现(xian)加(jia)工(gong)。只是(shi)(shi)，高(gao)压(ya)(ya)磨(mo)料(liao)水(shui)(shui)射(she)流(liu)加(jia)工(gong)需要大(da)功率的(de)(de)增压(ya)(ya)器，工(gong)作噪音会达到(dao)85个(ge)(ge)

　　此(ci)外，用于加(jia)(jia)(jia)工(gong)(gong)99氧化(hua)铝(lv)陶瓷工(gong)(gong)件的(de)方(fang)法(fa)还有离子束加(jia)(jia)(jia)工(gong)(gong)、等(deng)离子加(jia)(jia)(jia)热切(qie)(qie)削(xue)(xue)、化(hua)学加(jia)(jia)(jia)工(gong)(gong)等(deng)。目前(qian)的(de)实际(ji)应用中(zhong)仍以磨(mo)削(xue)(xue)加(jia)(jia)(jia)工(gong)(gong)为(wei)主。从(cong)研究动(dong)态看，把两种(zhong)或几(ji)种(zhong)加(jia)(jia)(jia)工(gong)(gong)方(fang)法(fa)复(fu)合在一起(qi)形成(cheng)一种(zhong)新的(de)加(jia)(jia)(jia)工(gong)(gong)方(fang)法(fa)是一种(zhong)趋势，如超声(sheng)振(zhen)动(dong)复(fu)合磨(mo)削(xue)(xue)、超声(sheng)放电(dian)复(fu)合加(jia)(jia)(jia)工(gong)(gong)、电(dian)解放电(dian)复(fu)合加(jia)(jia)(jia)工(gong)(gong)等(deng)。同时，将(jiang)陶瓷加(jia)(jia)(jia)热使之硬(ying)度(du)下降后再进(jin)行切(qie)(qie)削(xue)(xue)的(de)新加(jia)(jia)(jia)工(gong)(gong)方(fang)法(fa)也是研究热点，这种(zhong)方(fang)法(fa)不(bu)仅可以提(ti)高(gao)陶瓷件的(de)加(jia)(jia)(jia)工(gong)(gong)质(zhi)量(liang)，而且可大大提(ti)高(gao)加(jia)(jia)(jia)工(gong)(gong)效率。