天津大学硕士论文
摘要
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ｆ新型陶瓷材料具有优良的机械性能：高强度、高韧性、抗疲劳、高绝缘、低导热、耐高温、耐磨损等，已得到广泛的应用。然而正是由于这些特性使得其加工难度大、加工效率低并且加工费用高，限制了其应用范围的进一步扩展。因此，寻求新的、高效率的陶瓷加工方法已成为当务之急。厂卜一一本文针对新型陶瓷材料高效率加工方法——超声磨削加工进行了系统研究；利用模块化设计原理对超声磨削加工机各主要部件进行了功能分析，提出了超声磨削加工机模块化设计思想，研究了超声磨削加工机模块的划分与设计方法；设计了模块化的高精度超声磨削加工机，并研制成功一台试验样机。ｆ该机可实现工件ｚ向进给，ＸＹ方向移动及工具的高速旋转运动和超声振动，可
专门用于完成工程陶瓷等硬脆材料超声磨削小孔加工或单纯的超声加工和磨削、
小孩老是眨眼睛是什么原因
加工。，节…
利用该样机进行了大量试验，从工具直径、工件材料、进给压力、工具振幅、工具旋转速度以及磨削液浓度等几个方面，对超声磨削加工机的效率、工件已加工表面的质量、以及工具的磨损等进行了系统分
析，并在此基础上，提出了提高超声磨削加工效率和表面质量的途径。
关键词：
新型陶∥超声磨削加ｉ／超声磨削加工∥声学系统
气动进给模块化设计ｙ加工效率加工质量
天津大学硕士论文
ＡＢＳＴＲＡＣＴ
Ａｄｖａｎｃｅｄｃｅｒａｍｉｃｓａｒｅａｔｔｒａｃｔｉｖｅｆｏｒｍａｎｙａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓｄｕｅｔｏｔｈｅｉｒｍｅｃｈａｎｉｃｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ，ｈｉｇｈｓｔｒｅｎｇｔｈａｎｄｓｔｉｆｆｎｅｓｓ，ｈｉｇｈｆａｔｉｇｕｅｓｔｒｅｎｇｔｈａｎｄｉｎｓｕｌａｔｏｒ，ｌｏｗｈｅａｔｃｏｎｄｕｃｔａｎｃｅ，ｈｉｇｈｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅａｎｄｗｅａｒｒｅｓｉｓｔａｎｃｅａｎｄＳＯｏｎ．ＢｕｔｔｈｅｍａｒｋｅｔｅｘｐａｎｓｉｏｎｏｆａｄｖａｎｃｅｄｃｅｒａｍｉＣＳｈａｓｂｅｅｎｈｉｎｄｅｒｅｄｂｙｔｈｏｓｅｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓｔｈａｔｃａｕｓｅｍａｎｙｄｉｆｆｉｃｕｌｔｉｅｓ，ｌｏｗｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ．ａｎｄｈｉｇｈｃｏｓｔｉｎｍａｃｈｉｎｉｎｇ．ＳｏｉｔｉＳｖｅｒｙｉｍｐｏｒｔａｎｔｔｏｌｏｏｋ
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ＫＥＹＷＯＲＤＳ
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ＭａｃｈｉｎｉｎｇｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙＭａｃｈｉｎｉｎｇｑｕａｌｉｔｙ
浣溪沙李清照
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第一章绪论
材料是人类所有活动的物质基础，而陶瓷又是固体材料中极为重要的一个分支。特别是新型陶瓷，它具有耐高温、耐腐蚀、高强度、高硬度、多功能等多种优越的性能，正日益成为许多工业部门得以运用的基础材料。本章将对陶瓷材料及其加工技术作一简略介绍。
１．１陶瓷简介
１．１．１概述
现今的工程材料大体可简单分为金属材料，有机材料和无机非金属材料。陶瓷属于无机非金属材料。
很难用一句简短的词句准确地给陶瓷下一个定义，这一方面是由于陶瓷种类的多样性，另一方面也是由于对陶瓷研究的飞速发展带来的变化。比较容易理解的一种形式是将陶瓷作为一类材料来看待。广义的“陶瓷”通常被定义为“一种通过高温烧结而成的无机非金属材料”。
１．１．２陶瓷的分类
我们美丽的家园
从组成上看，陶瓷大致可以分为两类。一类是传统的硅酸盐系陶瓷，它包括砖瓦、土器、及陶器、瓷器等。另一类则是新发展起来的新型氧化物和非氧化物陶瓷。
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至于本课题所涉及的加工对象，将仅限于新型陶瓷部分，其中又侧重于工程陶瓷材料。表１．１给出了新型陶瓷材料的比较详细的分类。
１．１．３新型陶瓷的结构特性
新型陶瓷材料的晶体间的化学结合键是由共价键与离子键组成的，而且大多数是由两者混合而成。如典型的氧化物陶瓷ＡＬ２０３，其共价键与离子键之比约为４：６，而典型的非氧化物陶瓷ＳｉＣ的共价键与离子键之比约为９：１。一般情况下，材料中离子键比例越大，其强度受温度的影响越大，而共价键材料则受温度的影响较小，因此共价键比例大的陶瓷更适合于作高温结构材料。
表１－１新型陶瓷材料分类
分类特性典型材料和状态主要用途
高强度（常温ＳＩＧＮ４、ＳＩＣ、Ａｋｑ、ＢＮＢ．ｃ、叶片、转子、活塞、
和高温）金刚石（金属结台）内村、喷嘴
工程陶瓷韧性ＴｉＣ、ＢｄＣ、＾Ｉｔ０３、ＷＣ（致密烧结体）切削工具
高硬性Ａｋｑ、Ｂ，Ｃ、金刚石（粉状）研磨、磨具材料
耐高温性ＢｏＯ，Ｔｈ０２，ＡＬＮ，ＢＮ，＾Ｌｑ，舀ｑ，ＭｓＯ高温用坩埚、导弹、鼻
Ｃ．ｅＯ、￥／Ｃ、Ｂ，ｃ、她、Ｍｏ，Ｓｉ（致密烧结体）锥体、天线罩、窗口
耐热性Ｔｈ０２、ｚｒｑ、Ａｋｑ、ＳｉＣ（致密烧结体）耐热结构材料、高温炉
热功能绝热性Ｋｌｏ、鹕（纤维）、ＣａＯ、ｎＴｉ０２（多孔质体）耐热绝缘体、节能炉
传热性ＢｏＯ（高纯致密烧结体）轻质绝缘体、不燃性壁
材
绝缘体Ａｋ岛（高纯致密烧结体、薄片状）、ＢｏＯ（高集成电路村底、散热性
纯致密烧结体）绝缘村底、微波器件
介电性Ｂａ＇ＹＫ）３（致密烧结体）大容量电容器
压电性Ｐｂ（ＺｒｘＴｉｌ。）０３（经极化致密烧结体）滤波器
ＣｕＯ（定向薄膜）表面渡延迟元件
热释电性孙（ＺｒｘＴｉ。。）ｑ（经极化致密烧结体）红外检测元件
愁的成语饿电性ＰＬＺＴ（致密透鹏烧结体）图象记忆元件
电子功能离子导电性Ｓｎ０２、Ｂ－Ａ乙ｑ（致密烧结伴）、稳定Ｚａ０２（致玻璃电极、钠硫电池氧
密烧结体）量敏感元件
ｈＱ０ｔ、ｓ酡电阻发热体
Ｂｌｒｌｉ０３（控制显微结构）正温度子数热敏电阻
缘缘堂随笔半导体ｓｄ鸣（多孔质烧结体）气体敏感元件
ＺｎＯ（烧结体）变阻器）
超导性Ｃｕ－Ｙ－Ｂｓ－Ｏ、Ｌａ－Ｂｓ－Ｃｕ－Ｏ超导元件
电子发射性
ＬａＢ（致密烧结体、单晶）电子枪用热阴极
铁磁性ｚｑ—％ｑ（致密烧结体）记忆运算元件磁芯．磁带
磁学功能硬磁性ＳｎＯ·如ｑ（致密凝结体）磁铁、隐型战斗机材料
磁流体发电＾￡，ｑ，ＢｏＯ，巧ｑ，ＢＮ，Ｚｌ＇０２，ｚ‘ｑ电子气流通道、电极
透光性ＡＬ，Ｏ，，ＭｇＯ，巧ｑ，ｏ辱，ＢｏＯ，ＰＬ．ＺＴ，新光源发光管、光存储
透红外性＾龟Ｂ、Ｚｎ￥、ｃｌＥ、Ｍ窜Ｄ、心ｑ（热烧结体）红外透过窗，导弹
荧光性Ｙ２ｑ、Ｅｕ（粉体）、ｆｌａＡｓ、ＧａＡｓＰ荧光体、显象管
光学功能导光性玻璃纤维通讯光缆、胃照相机
偏光性ｓｎｏ，（涂膜）、ＰＩ．ＺＴ（致密透光烧结体）半导体性可见光、
耐热金属特性、太阳热
光反射性ＴＬＮ（金属光泽表面）聚焦器
红外线反射性ｓｎｑ（涂膜）红外反射节能用窗玻璃
离婚孩子怎么办
传惑ｃｕｑ、ＺｎＯ、ＮｉＯ、Ｆ。０、Ａｋｑ、ｓｉｑ、ｓｉ，Ｎ．气体温度、化学传感器
化学功能催化Ａｋｑ堇青石（Ｆｅ－Ｍｎ－Ｚｎ）－铝酸钙催化载体、催化剂
陶瓷的晶体结构比金属复杂得多。如陶瓷的晶体结构对称性差，滑移系少，２
第一章绪论
而且陶瓷晶体中存在很强的价键方向性，和静电作用力，阻碍者位错运动。因此，陶瓷的塑性变形能力很差，且有很高的硬度。另外，在陶瓷晶体中，原予间距大，电子密度低，表面能低（陶瓷材料的表面能一般为ｌＯ一１５Ｊ／铲，金属材料的表面能一般为５０００—５０００００Ｊ／ｎ２）。通常，原子间距大、表面能低的材料脆性大，所以陶瓷材料的一个基本特性就是脆性大。
总体上说，陶瓷是多晶、多相的聚合体，这使得陶瓷显微结构与金属相比非常复杂。其典型结构包括：多晶相存在结构；大量晶格畸变；玻璃相存在及其分布：气孔尺寸、形状、数量、分布：各种杂质（包括添加物）缺陷、微裂纹、裂隙的存在形式、数量、大小、分布及表面结构等等。对于给定的组成，材料性能在很大程度上取决于其显微结构。
蛇腹剑作为我们研究对象的新型陶瓷材料，它具有上述结构的典型特征。但与传统陶瓷相比，它有了许多改进。例如，通过发展新型的制备工艺。细化晶粒。强化晶界，以提高材料的强度：添加固溶剂，改善加工气氛，以促进显微结构均匀化，提高制品密度，降低气孔率等等。诸如此类的改进使得新型陶瓷具有与众不周的出色的品质：高强度、高比模、高韧性、抗疲劳、高绝缘、低导热、耐高温、高硬度、耐磨损等，从而能够适应当今各个技术领域对材料提出的各方面要求。
１．２陶瓷加工技术
Ｉ．２．１概述
如前所述，工程陶瓷具有高强度、高硬度、低密度、低膨胀系数以及耐磨、耐腐蚀、化学稳定性好等优良特性。但由于该材料同时具有高脆性、低断裂韧性等特点，因此切削加工性较差，尤其是小孔的加工十分困难，加工方法稍有不当便会破坏工件表面层组织，很难实现高精度、高效率、高可靠性加工，从而限制了工程陶瓷应用范围的进一步扩展。
例如，在切削或磨削加工中，由于裂纹不稳定传播而造成表面加工质量控制上的困难；材料的高硬度及低导热性也会引起高的加工温度，从而对刀具产生不利影响；在激光或放电加工中，低导热性又容易引起热应力或热裂痕；陶瓷的低导电性或化学稳定性也使电解或蚀刻加工难以实施。因此。寻求新的高
