氧化锆陶瓷磨削加工的研究现状.docx

中中国国陶陶瓷年 第第 19 期期综述与评述氧化锆陶瓷磨削加工的研究现状侯永改，田久根，路继红，周青海，马加加（河南工业大学 材料科学与工程学院，郑州 450001）摘 要：氧化锆陶瓷材料无论从用途、制备方法、加工方式等方面都是国内外学者研究的重点和热点，由于其固有的高硬度、低密度、高脆性等特点给陶瓷加工带来困难。目前，氧化锆陶瓷的主要加工方式是金刚石磨具的磨削加工，这也将是今后陶瓷材料加工的热点。关键词：氧化锆陶瓷；磨削加工；脆性材料中图分类号：TQ174.75+8.11文献标志码:A文章编号：1001-9642（2014）09-0006-04TheCurrentResearchStatusofZirconiaCeramicsGrindingHOU Yonggai,TIAN Jiugen，LU Jihong，ZHOU Qinghai，MAJiajia(School of Materials Science andEngineering,HenanUniversityofTechnology，Zhengzhou450001，China)Abstract ：Zirconia ceramics material in use, preparation, processing way is the focus and hotspot in the researchofthe scholars at home and abroad, and its inherent characteristics such as high hardness, low density, high brittlenesswillbedifficultforceramicprocessing.Atpresent,themainprocessingtoolofzirconiaceramicsisdiamondabrasivegrinding, and it will be the focus in ceramic materials processing.Key words ：Zirconia ceramic; Machining technology of grinding; Hard brittle material0 前言氧化锆陶瓷材料由于其具有低密度、高强度、高硬度、低膨胀系数以及耐磨、耐腐蚀、隔热、化学稳定性好等优良特性，在能源、航天、计算机，机械加工等领域日益显示出广阔的应用前景，是工程材料和功能材料常用的陶瓷材料 [1-2]。氧化锆陶瓷有很多优异的力学性质，斜方、四方、立方相之间又是可逆的转变，这是氧化锆作为新材料发展和应用的依据。四方氧化锆具有增韧的特性，极好的力学性能，因此是结构陶瓷的最好材料，主要应用于发动机和内燃机的零部件、泵、轴承、密封圈、电子管、光纤连接插头、生物陶瓷髋关节、牙齿陶瓷、磨介、引擎部件、纺织螺丝导杆、印刷机的盖和帽、模铸挤压、刀片、剪刀、切削工具以及军事上用作制造防弹盔甲等。在绝热内燃机中，韧性氧化锆还可用做汽缸内衬、活塞顶、收稿日期 ：2013-12-16修回日期：2014-02-22基金项目：河南省科技厅重点科技攻关（112102210240）； 河南工业大学研究生教育创新计划（2012YJCX76）作者简介：侯永改（1964-），女，河南平顶山人，教授，博士，硕士生导师。现主要从事低温陶瓷结合剂、超硬材料陶瓷磨具等无机非金属材料的研究工作。E-mail：yonggai-hou@126.com气门导管、进气和排气阀座、轴承、挺杆、凸轮、凸轮随动件和活塞环等零件，陶瓷绝热内燃机的热效率已达到 48%（普通内燃机为 30%）。内燃机省去了散热器、水泵、冷却管等360个零件，质量减少191kg。日本、美国、德国等一些技术发达国家除了用韧性氧化锆制作发动机外，还用其制造计算机驱动组件、密封件、航空发动机的散热叶片等。立方氧化锆具有氧离子传导的特性，是四大氧离子导体中最好的材料。主要用作固体氧化物燃料电介质、氧传感器、WHD 电极、过滤器，转换器，谐振器等的蜂鸣器、工业和汽车排气用的催化剂等[3-5]。但是氧化锆陶瓷材料高脆性、低断裂韧性及材料弹性极限与强度非常接近等特点，不利于陶瓷材料的加工，目前的加工方式难以对其进行有效的磨削加工，开发高效率、高质量、低成本的陶瓷材料加工工具已成功近年来陶瓷磨削加工的热点。1 氧化锆陶瓷加工的方法氧化锆陶瓷是一种硬而脆的材料，高强度、高硬度和高脆性以及强耐磨性使其在能源、航天、计算机，机械加工等领域日益显示出广阔的应用前景，经过不断的发展和探索，在制备加工方面也有多种加工手段和方法。氧化锆陶瓷材料的部分性质如