摘要 工程陶瓷具有高抗壓強度、高硬度、高耐磨性、耐高溫、耐腐蝕、低密度、低線膨脹系數(shù)和低導(dǎo)熱系數(shù)等優(yōu)良性能,已越來越多地應(yīng)用于化工、冶金、電子、機械、航天及核動力等領(lǐng)域,成為現(xiàn)代工程結(jié)構(gòu)...
工程陶瓷具有高抗壓強度、高硬度、高耐磨性、耐高溫、耐腐蝕、低密度、低線膨脹系數(shù)和低導(dǎo)熱系數(shù)等優(yōu)良性能,已越來越多地應(yīng)用于化工、冶金、電子、機械、航天及核動力等領(lǐng)域,成為現(xiàn)代工程結(jié)構(gòu)材料之一。工程陶瓷除易切陶瓷外,它的硬度為Hvl500~2800,是淬火鋼的1倍以上;其抗拉強度和抗彎強度低于一般金屬材料,其抗壓強度高于金屬材料。耐熱性為(1200~1500)℃,不僅能保持較高強度,而且還有較好的抗熱沖擊性。T程陶瓷的密度除ZrO26.05g/cm³外,其余僅為一般鋼鐵的l/2~1/3。線膨脹系均比一般鋼材低,有的則為一般鋼材線膨脹系數(shù)((10.98~12.18)×10¯6/℃)的1/4~1/3。彈性模量比一般鋼材高(1.5~2)倍左右。工程陶瓷的塑性極差,韌性極低,在受載荷時未發(fā)生塑性變形就在很低應(yīng)力作用下斷裂,它的斷裂韌度僅為碳鋼的l/100~l/10。由于工程陶瓷的性能的影響,在
磨削過程中有以下特點:
(1)
砂輪磨損大,磨削比小。工程陶瓷的去除機理是脆性破壞,這與磨削金屬不同。金屬材料是塑性變形生成連續(xù)切屑而去除的。而工程陶瓷則是靠脆性龜裂破壞產(chǎn)生細微粉末狀切屑而去除。粉末狀的切屑容易磨去砂輪上的結(jié)合劑,造成砂輪的
金剛石顆粒脫落,而加快砂輪的磨損。被磨削的陶瓷材料斷裂韌度越大,磨削時磨削力就越大,砂輪的磨損就越嚴重。這不僅造成磨削時的效率較低,而且磨削比也小。采用金剛石砂輪磨削陶瓷的磨削比是磨削玻璃磨削比的1/30。
(2)磨削力大,磨削效率低。陶瓷材料在磨削時,切向磨削力Fc與徑向磨削力Ep的比值,比磨削鋼時(Fc/Fp-0.3~0.5)小得多,一般為Fc/Fp <0.1。由于陶瓷材料的硬度很高(HVl500~2800),磨削它時的徑向磨削力Fp大,作用在砂輪
軸上的力也就大,軸的彈性變形也相應(yīng)增大,容易產(chǎn)生振動而影響工件表面的磨削質(zhì)量,降低磨削效果。
(3)磨削后陶瓷零件強度降低。陶瓷零件的強度隨磨削條件的變化而變化。
影響零件強度變化的因素有砂輪的粒度、載荷作用的時間與周圍的氣氛等。磨削
后零件表面粗糙度值大,零件的抗彎強度就低。載荷時間越長,陶瓷零件的斷裂應(yīng)力越小,強度也越低。這是因為陶瓷的硬度高、韌性很差,與其它硬脆材料一樣,對零件的表面非常敏感,對零件的質(zhì)量將直接影響它的力學(xué)性能。