钎焊金刚石砂轮磨削工程陶瓷表面完整性研究

论文摘要

随着陶瓷材料在各种领域的广泛应用,其表面加工质量也日益受到密切关注。本论文采用自行研制的镶块式单层钎焊金刚石砂轮磨削氧化锆及氧化铝陶瓷,并对其表面完整性进行研究。论文所完成的工作可以归纳如下:1)进行了钎焊金刚石砂轮磨削工程陶瓷磨削力,磨削力比及磨削比能的研究,研究结果表明有序排布钎焊制作的金刚石砂轮具有高的锋利度。2)对磨削过程中的砂轮磨损状态进行了跟踪观测及统计分析,发现钎焊金刚石砂轮磨削工程陶瓷试验中的金刚石磨粒基本无脱落现象,磨粒磨损主要以正常磨耗平台和微破碎为主,砂轮耐用度较高。3)采用粒度为140/170目钎焊金刚石砂轮进行工程陶瓷的表面完整性测试研究。包括:表面粗糙度的测试分析,以及不同磨削参数对粗糙度的影响;工程陶瓷表面微观形貌分析,包括表面微裂纹分析及表面/亚表面损伤的观测,以及不同磨削参数对其影响;工程陶瓷表面/亚表面损伤分析;工程陶瓷加工表面残余应力测试分析。研究结果表明,氧化铝陶瓷表面粗糙度Ra为0.6μm,氧化锆陶瓷Ra可达0.08μm;磨削表面残余应力为压应力,没有裂纹。本论文的工作不仅对工程陶瓷的加工工具范围进行了拓宽,又验证了自行研制的镶块式单层钎焊金刚石砂轮的优势及加工性能,对今后工程陶瓷的加工有重要的指导作用。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 工程陶瓷及其材料性能
• 1.2 工程陶瓷磨削加工常用模型及其材料去除机理
• 1.2.1 陶瓷磨削加工常用模型
• 1.2.2 陶瓷材料去除机理
• 1.3 工程陶瓷磨削加工的研究现状
• 1.4 本课题拟开展的工作
• 第二章 单层钎焊金刚石砂轮磨削工程陶瓷试验研究
• 2.1 单层钎焊金刚石砂轮的设计
• 2.1.1 金刚石砂轮的设计
• 2.1.2 金刚石磨粒的有序排布
• 2.2 工程陶瓷加工中磨削力的研究
• 2.2.1 磨削试验条件和方法
• 2.2.2 不同磨削参数对磨削力的影响
• 2.2.3 不同材料去除方式对磨削力的影响
• 2.2.4 磨削中单颗磨粒承受载荷特征
• 2.3 磨削比能研究
• 2.4 钎焊金刚石砂轮磨损试验研究
• 2.4.1 磨损试验条件
• 2.4.2 累积材料去除量对磨粒出露高度的影响
• 2.4.3 金刚石磨粒磨损形貌及其统计分析
• 2.4.4 单层钎焊金刚石砂轮的磨损形式
• 2.5 本章小结
• 第三章 单层钎焊金刚石砂轮磨削工程陶瓷表面完整性研究
• 3.1 工程陶瓷磨削表面粗糙度研究
• 3.1.1 表面粗糙度的评定指标
• 3.1.2 不同磨削用量条件下的表面粗糙度分析
• 3.2 工程陶瓷磨削表面残余应力研究
• 3.2.1 表面残余应力的测量
• 3.2.2 不同磨削用量条件下的残余应力分析
• 3.3 工程陶瓷磨削表面/亚表面损伤研究
• 3.3.1 表面/亚表面损伤试验试样的制备
• 3.3.2 不同磨削参数下的磨削表面形貌
• 3.3.3 不同磨削参数下的亚表面损伤形貌
• 3.4 抗弯强度分析
• 3.4.1 弯曲试验条件与方法
• 3.4.2 弯曲试验结果与分析
• 3.5 本章小结
• 第四章 结论与展望
• 4.1 结论
• 4.2 展望
• 参考文献
• 致谢
• 攻读硕士学位期间发表的论文