陶瓷材料的加工

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。

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。

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。
        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、结构设计等制备技术，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。

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