磨削加工对氧化物陶瓷表面质量与强度的影响研究
发布时间：2021-08-11 16:14
工程陶瓷材料因其硬、脆的特性一直是材料加工领域的难题,随着陶瓷材料的应用范围越来越广,对其加工方法研究越来越重要。氧化物陶瓷具有耐磨、耐高温、化学稳定性高等优点,被广泛应用于医学、化工、新能源、电子、航空航天等领域。目前,磨削加工由于精度高、材料去除率高、成本低而成为陶瓷表面加工最主要、最常用的方法,因此,建立磨削加工工艺、陶瓷表面质量和弯曲强度之间的联系具有十分重要的意义。本文主要研究了利用精密研磨抛光机和磨床对Al2O3、ZrO2、ZrO2增韧Al2O3（ZTA）三种氧化物陶瓷进行表面加工,探讨了不同磨盘转速、磨盘/磨床砂轮目数、砂轮进刀量、磨床横向平移速度等不同的磨削加工条件对陶瓷表面质量（材料表面粗糙度、表面形貌、表面残余应力）和弯曲强度的影响并讨论了他们之间的联系。实验研究表明:磨床加工对Al2O3陶瓷表面质量的影响相比于磨盘加工更大,表现为磨床加工后的粗糙度更大,且磨削表面产生了较为明显的加工划痕。A...
【文章来源】：江苏大学江苏省
【文章页数】：75 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
α-Al2O3的晶体结构[13]
磨削加工对氧化物陶瓷表面质量与强度的影响研究4时会产生剪切应变伴随发生体积膨胀；相反，ZrO2在加热或受热时，发生由m-t的相转变，体积收缩。正是因为纯的ZrO2材料在受热或冷却过程中会发生一种晶型向另一种晶型的转变，体积不是收缩就是膨胀，使制品的稳定性较差容易使制品开裂等影响其质量，因此通常会改变其晶型采取稳定措施。通常会在制备时在纯ZrO2中加入CaO、MgO、Y2O3、CeO2和其他稀土氧化物作为稳定剂，因为这些添加剂与ZrO2结构相似，即它们的阳离子半径和立方晶型与Zr4+相近的氧化物[39]。这样在高温条件如烧结过程中，他们会形成立方固溶体使立方相和单斜相之间不会发生转变。但是，完全稳定的ZrO2其力学性能难以满足要求，所以目前都使用部分稳定ZrO2即减少氧化物的数量，不使全部的氧化物都呈稳定的立方相，只使一部分ZrO2亚稳到室温。由于部分稳定ZrO2陶瓷具有优异的力学性能而且具有稳定的化学性能，常温下几乎不与碱溶液和大部分酸溶液（热浓HF、H(NO)3、H(SO)4）发生反应，同时也有较好的耐磨和耐腐蚀性，隔热性好、热膨胀系数大，最主要的是能和金属完美配合，所以作为汽缸活塞应用于陶瓷发动机、顶缸盖等。此外，部分稳定氧化锆陶瓷还可用作润滑轴承、拉丝模、冲击压模、弹簧、刀具、各种喷嘴等[40-41]。图1.2立方、四方和单斜氧化锆的晶型结构[38]Fig.1.2Crystalstructuresofcubic,tetragonalandmonocliniczirconia[38]图1.3氧化锆晶型转变温度Fig.1.3Transitiontemperatureofzirconiacrystal随着人们需求和陶瓷制备技术提高，目前国内外研究出多种方法以期制备出性能优良、
磨削加工对氧化物陶瓷表面质量与强度的影响研究4时会产生剪切应变伴随发生体积膨胀；相反，ZrO2在加热或受热时，发生由m-t的相转变，体积收缩。正是因为纯的ZrO2材料在受热或冷却过程中会发生一种晶型向另一种晶型的转变，体积不是收缩就是膨胀，使制品的稳定性较差容易使制品开裂等影响其质量，因此通常会改变其晶型采取稳定措施。通常会在制备时在纯ZrO2中加入CaO、MgO、Y2O3、CeO2和其他稀土氧化物作为稳定剂，因为这些添加剂与ZrO2结构相似，即它们的阳离子半径和立方晶型与Zr4+相近的氧化物[39]。这样在高温条件如烧结过程中，他们会形成立方固溶体使立方相和单斜相之间不会发生转变。但是，完全稳定的ZrO2其力学性能难以满足要求，所以目前都使用部分稳定ZrO2即减少氧化物的数量，不使全部的氧化物都呈稳定的立方相，只使一部分ZrO2亚稳到室温。由于部分稳定ZrO2陶瓷具有优异的力学性能而且具有稳定的化学性能，常温下几乎不与碱溶液和大部分酸溶液（热浓HF、H(NO)3、H(SO)4）发生反应，同时也有较好的耐磨和耐腐蚀性，隔热性好、热膨胀系数大，最主要的是能和金属完美配合，所以作为汽缸活塞应用于陶瓷发动机、顶缸盖等。此外，部分稳定氧化锆陶瓷还可用作润滑轴承、拉丝模、冲击压模、弹簧、刀具、各种喷嘴等[40-41]。图1.2立方、四方和单斜氧化锆的晶型结构[38]Fig.1.2Crystalstructuresofcubic,tetragonalandmonocliniczirconia[38]图1.3氧化锆晶型转变温度Fig.1.3Transitiontemperatureofzirconiacrystal随着人们需求和陶瓷制备技术提高，目前国内外研究出多种方法以期制备出性能优良、
【参考文献】：
期刊论文
[1]电子封装陶瓷基板[J]. 程浩,陈明祥,罗小兵,彭洋,刘松坡. 现代技术陶瓷. 2019(04)
[2]干湿磨条件下氧化锆陶瓷表面粗糙度实验[J]. 吴玉厚,王维东,李颂华,孙健,刘春光,韩涛. 沈阳建筑大学学报(自然科学版). 2017(06)
[3]碳化硅陶瓷的超声振动辅助磨削[J]. 刘立飞,张飞虎,刘民慧. 光学精密工程. 2015(08)
[4]ZrO2增韧Al2O3陶瓷的力学性能和增韧机制[J]. 任会兰,龙波,宁建国,褚亮. 复合材料学报. 2015(03)
[5]超声振动辅助磨削脆性材料去除机理[J]. 张洪丽,张建华. 重庆大学学报. 2010(10)
[6]激光加热辅助切削氮化硅陶瓷实验研究[J]. 吴雪峰,王扬,张宏志. 宇航学报. 2010(05)
[7]工业氢氧化铝制备高纯超细氧化铝[J]. 吴光进,张颖,刘海林. 贵州大学学报(自然科学版). 2009(04)
[8]MgO和TiO2烧结助剂对凝胶注模成型氧化锆增韧氧化铝陶瓷性能的影响[J]. 王思钱,王薇,杜若茜,张大风,刘传通,麻健丰. 华西口腔医学杂志. 2009(03)
[9]AACH热分解法制备α-Al2O3超细粉末[J]. 饶焰高,饶平根,薛佳祥,李伟信,吕明,吴建青. 人工晶体学报. 2009(03)
[10]陶瓷薄片的流延成型工艺概述[J]. 宋占永,董桂霞,杨志民,马舒旺. 材料导报. 2009(09)
硕士论文
[1]氧化铝陶瓷基片研磨抛光工艺研究[D]. 陈建新.广东工业大学 2016
本文编号：3336476
【文章来源】：江苏大学江苏省
【文章页数】：75 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
α-Al2O3的晶体结构[13]
磨削加工对氧化物陶瓷表面质量与强度的影响研究4时会产生剪切应变伴随发生体积膨胀；相反，ZrO2在加热或受热时，发生由m-t的相转变，体积收缩。正是因为纯的ZrO2材料在受热或冷却过程中会发生一种晶型向另一种晶型的转变，体积不是收缩就是膨胀，使制品的稳定性较差容易使制品开裂等影响其质量，因此通常会改变其晶型采取稳定措施。通常会在制备时在纯ZrO2中加入CaO、MgO、Y2O3、CeO2和其他稀土氧化物作为稳定剂，因为这些添加剂与ZrO2结构相似，即它们的阳离子半径和立方晶型与Zr4+相近的氧化物[39]。这样在高温条件如烧结过程中，他们会形成立方固溶体使立方相和单斜相之间不会发生转变。但是，完全稳定的ZrO2其力学性能难以满足要求，所以目前都使用部分稳定ZrO2即减少氧化物的数量，不使全部的氧化物都呈稳定的立方相，只使一部分ZrO2亚稳到室温。由于部分稳定ZrO2陶瓷具有优异的力学性能而且具有稳定的化学性能，常温下几乎不与碱溶液和大部分酸溶液（热浓HF、H(NO)3、H(SO)4）发生反应，同时也有较好的耐磨和耐腐蚀性，隔热性好、热膨胀系数大，最主要的是能和金属完美配合，所以作为汽缸活塞应用于陶瓷发动机、顶缸盖等。此外，部分稳定氧化锆陶瓷还可用作润滑轴承、拉丝模、冲击压模、弹簧、刀具、各种喷嘴等[40-41]。图1.2立方、四方和单斜氧化锆的晶型结构[38]Fig.1.2Crystalstructuresofcubic,tetragonalandmonocliniczirconia[38]图1.3氧化锆晶型转变温度Fig.1.3Transitiontemperatureofzirconiacrystal随着人们需求和陶瓷制备技术提高，目前国内外研究出多种方法以期制备出性能优良、
磨削加工对氧化物陶瓷表面质量与强度的影响研究4时会产生剪切应变伴随发生体积膨胀；相反，ZrO2在加热或受热时，发生由m-t的相转变，体积收缩。正是因为纯的ZrO2材料在受热或冷却过程中会发生一种晶型向另一种晶型的转变，体积不是收缩就是膨胀，使制品的稳定性较差容易使制品开裂等影响其质量，因此通常会改变其晶型采取稳定措施。通常会在制备时在纯ZrO2中加入CaO、MgO、Y2O3、CeO2和其他稀土氧化物作为稳定剂，因为这些添加剂与ZrO2结构相似，即它们的阳离子半径和立方晶型与Zr4+相近的氧化物[39]。这样在高温条件如烧结过程中，他们会形成立方固溶体使立方相和单斜相之间不会发生转变。但是，完全稳定的ZrO2其力学性能难以满足要求，所以目前都使用部分稳定ZrO2即减少氧化物的数量，不使全部的氧化物都呈稳定的立方相，只使一部分ZrO2亚稳到室温。由于部分稳定ZrO2陶瓷具有优异的力学性能而且具有稳定的化学性能，常温下几乎不与碱溶液和大部分酸溶液（热浓HF、H(NO)3、H(SO)4）发生反应，同时也有较好的耐磨和耐腐蚀性，隔热性好、热膨胀系数大，最主要的是能和金属完美配合，所以作为汽缸活塞应用于陶瓷发动机、顶缸盖等。此外，部分稳定氧化锆陶瓷还可用作润滑轴承、拉丝模、冲击压模、弹簧、刀具、各种喷嘴等[40-41]。图1.2立方、四方和单斜氧化锆的晶型结构[38]Fig.1.2Crystalstructuresofcubic,tetragonalandmonocliniczirconia[38]图1.3氧化锆晶型转变温度Fig.1.3Transitiontemperatureofzirconiacrystal随着人们需求和陶瓷制备技术提高，目前国内外研究出多种方法以期制备出性能优良、
【参考文献】：
期刊论文
[1]电子封装陶瓷基板[J]. 程浩,陈明祥,罗小兵,彭洋,刘松坡. 现代技术陶瓷. 2019(04)
[2]干湿磨条件下氧化锆陶瓷表面粗糙度实验[J]. 吴玉厚,王维东,李颂华,孙健,刘春光,韩涛. 沈阳建筑大学学报(自然科学版). 2017(06)
[3]碳化硅陶瓷的超声振动辅助磨削[J]. 刘立飞,张飞虎,刘民慧. 光学精密工程. 2015(08)
[4]ZrO2增韧Al2O3陶瓷的力学性能和增韧机制[J]. 任会兰,龙波,宁建国,褚亮. 复合材料学报. 2015(03)
[5]超声振动辅助磨削脆性材料去除机理[J]. 张洪丽,张建华. 重庆大学学报. 2010(10)
[6]激光加热辅助切削氮化硅陶瓷实验研究[J]. 吴雪峰,王扬,张宏志. 宇航学报. 2010(05)
[7]工业氢氧化铝制备高纯超细氧化铝[J]. 吴光进,张颖,刘海林. 贵州大学学报(自然科学版). 2009(04)
[8]MgO和TiO2烧结助剂对凝胶注模成型氧化锆增韧氧化铝陶瓷性能的影响[J]. 王思钱,王薇,杜若茜,张大风,刘传通,麻健丰. 华西口腔医学杂志. 2009(03)
[9]AACH热分解法制备α-Al2O3超细粉末[J]. 饶焰高,饶平根,薛佳祥,李伟信,吕明,吴建青. 人工晶体学报. 2009(03)
[10]陶瓷薄片的流延成型工艺概述[J]. 宋占永,董桂霞,杨志民,马舒旺. 材料导报. 2009(09)
硕士论文
[1]氧化铝陶瓷基片研磨抛光工艺研究[D]. 陈建新.广东工业大学 2016
本文编号：3336476
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/huaxuehuagong/3336476.html
