99氧化铝陶瓷硬度及脆性分析

　　99氧化铝陶瓷是指氧化铝含量高于99%的工程陶瓷，根据国家标准GB/T5593-1999的规定，99氧化铝陶瓷材料硬度、强度高、膨胀系数低、并且绝缘、耐磨、耐腐蚀，在机械制造、航空航天、精密仪表、石油化工等领域有广泛的应用。

　　氧化铝陶瓷零件通常采用热压烧结成型，由于烧结常常会带来变形和收缩，一般都需要进一步精加工来保证零件的尺寸精度和形状精度。但氧化铝陶瓷材料一般弹性模量相当大、硬度高、脆性大，裂纹敏感性强，因此，其机械加工难度主要表现在加工硬度和加工脆性上。

　　氧化铝陶瓷的加工硬度：AL203主要有α、β、γ三种结晶形态，其中α-AL203结晶形态中最稳定，1300℃时I3和γ结晶几乎完全转变为α结晶。在α-AL203结晶形态中铝离子与氧离子形成的原子键多为共价键、离子键或是它们的混合键，因此原子间的结合能很高且具有很强的方向性，其具体表现为材料脆性大、塑性变形小、易产生裂纹；其硬度相当于碳化物硬质合金的硬度，比钢高好几倍，通常高纯度氧化铝陶瓷密度可达3980（Kg-m4），抗拉强度达260（MPa)，弹性模量在350-400（GPa）之间，抗压强度为2930（MPa），特别是其硬度可达99HRA。99氧化铝陶瓷强度、硬度有所降低，根据我们对实验样件的测定，其常温下硬度也达到70HRA。

　　氧化铝陶瓷的加工脆性：通常情况下氧化铝陶瓷的显微组织为等轴晶粒，是由离子键或共价键所组成的多晶结构，因此断裂韧性较低，在外部载荷的作用下，应力就会使陶瓷表面产生细微的裂纹，而裂纹则会快速扩展而出现脆性断裂，因此在氧化铝陶瓷切削过程中，经常会出现崩豁现象，即在陶瓷表面出现崩裂的小豁口。

　　出现崩豁现象的原因是：

　　(1)材料被切除部分和已加工表面最终分离是通过拉伸破坏引起，这不是正常切削的结果。

　　（2）崩碎切削变形带来的龟裂一般是顺着工件表面一直往下开裂的，此时，由于切削拉应力将切削和相粘结的工件基体一起剥落而形成崩豁现象。需注意的是拉应力越大，造成的崩豁现象就越严重，可能会导致整个工件的浪费。