陶瓷材料加工时的高硬度、高脆性与其物理化学结构性能有关。研究表明，陶瓷晶体的化学键主要由共价键和离子键混合组成，如氧化铝陶瓷、氧化锆陶瓷等都是由共价键和离子键混合组成。含离子键较多的材料易受温度影响，而共价键在温度变化过程中较为稳定，也就是说，共价键材料具有低的热膨胀率和高的热传导性。化学键类型的不同还影响材料的弹性模量(E)和硬度（维氏硬度，Hv）的比值，如金属键1-./Hv= 250，离子键F./Hv=50- 120，共价键1-./Hv= 20。比值越小．脆性越大。当材料加工工程中考虑其微观塑性变形时，其比值大小对加工工程影响很大。
研究表明，陶瓷材料低密度和低的晶体位移率是其高硬度的主要原因。由于其原子间距较大，电子密度小，使得陶瓷表面能比金属等材料低，大多数陶瓷材料的表面能为10- 151/mz。由于陶瓷材料较大的原子间隙，低的表面能和较大的弹性模量使陶瓷呈现出高的脆性。区别塑性和脆性的简单方法之一可以用材料的理论拉伸强度与剪切强度之比来标志。对金属材料，其值大于10．而陶瓷材料则小于2。材料的脆性与材料的弹性模量和其表面能密切相关。弹性模量是原子间结合强度的一种量度。共价键、离子键结合的晶体其结合力比金属键要强，弹性模量亦较大。
对于陶瓷材料来说，原子间距变化幅度很小，在较小的拉应力作用下就容易断裂。
在加工程中，温度变化也会使弹性模量发生变化。在磨削过程中，温度升高，热膨胀增加，原子间距增大，弹性模量降低；而在冷却后，弹性模量又升高。陶瓷材料的脆性还可由断裂韧性估计出来。实际陶瓷在加工和使用中受到一定的外力作用下发生开裂，而此时的应力往往是低于许用应力的，所以要解释低应力开裂这种现象必须引入断裂韧性这个概念，其判据为：K[1≤K1t一ycjCi
式中，Kc为实际应力强度因子；K1c、为断裂韧性；y为几何形状因子，与裂纹形状、试件形式有关；盯为应力；C为最大裂纹半长度。
只要满足上式，就不会发生低应力开裂现象。K1c反映具有裂纹的陶瓷材料对外界的一种抵抗能力，实质为阻止裂纹扩展的能力，是陶瓷的内在特性。陶瓷材料的高硬度和低断裂韧性使得其难于加工，即切削刀易破损和磨损。
材料在加工过程中由于切削温度的急剧变化要求陶瓷具有较好的抗热震性。一般地，陶瓷的抗热震性比金属差。抗热震性又分为抗热震断裂性和抗热震损伤性两种性能。对陶瓷而言，主要是抗热震断裂性。材料在不受其它外力作用时，仅因受热冲击而断裂，这是由于材料在温度作用下产生很大内应力致使超过强度极限造成的。
实际加工中，材料是否出现热应力断裂，除了与热应力有关，还与材料中应力分布、应力产生的速率和持续时间、材料的脆性、均匀性、内部缺陷等有关。
“加工单位”这个概念近年来在陶瓷的精密加J：中使用得越来越广泛。其含义在于：在讨论陶瓷材料加工过程时，确定材料变形和断裂的临界应力或临界尺寸。材料的去除方式和去除量取决于材料的缺陷尺寸和缺陷密度。如果由磨粒切削刃引起的应力场小于缺陷尺度，材料去除将大部分以塑性变形方式进行；如果应力场比缺陷尺寸大，则切削点主要呈微断裂去除方式。因此对于陶瓷这类硬脆材料而言，“加工单位”这个概念由于材料对缺陷极为敏感而具有重要意义。
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本文“陶瓷材料可加工性差的理论基础”由科众陶瓷编辑整理，修订时间：2019-03-16 16:33:49
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