氮化硅陶瓷超聲振動磨削機理及表面質(zhì)量研究.pdf

1、長期以來，金屬材料一直占據(jù)著的結(jié)構(gòu)材料應(yīng)用的主要地位，隨著社會的發(fā)展和進步，眾多高科技領(lǐng)域特別是在極端條件下，金屬材料越來越無法滿足實際需要。先進結(jié)構(gòu)陶瓷由于其高強度、高硬度、耐磨損、抗腐蝕以及低熱導(dǎo)等獨特的優(yōu)異性能，逐步得到廣泛的應(yīng)用，成為現(xiàn)代社會發(fā)展必需的材料之一。然而由于結(jié)構(gòu)陶瓷硬度高、脆性大，常規(guī)加工方法效率低，容易產(chǎn)生裂紋、崩碎等缺陷，生產(chǎn)成本高，限制了其進一步的應(yīng)用。因此本文對氮化硅陶瓷的超聲振動磨削加工機理和加工質(zhì)量進行探

2、索，研究新的加工工藝對氮化硅陶瓷的加工影響。
　　對氮化硅陶瓷材料去除機理的研究是超聲振動磨削工藝推廣應(yīng)用的前提。超聲振動磨削加工運動軌跡與常規(guī)加工方法不同，因此需要對超聲振動磨削加工軌跡進行研究，以分析新的運動軌跡對材料去除的影響。本文利用壓痕斷裂力學(xué)理論分析了氮化硅陶瓷材料去除原理，并結(jié)合常規(guī)磨削過程材料去除機理，分析了超聲磨削加工中刀具不同位置磨粒的運動軌跡對材料去除的影響。研究結(jié)果表明超聲振動磨削有利于提高加工效率和加工表

3、面質(zhì)量，減小表面損傷。
　　由于磨削過程的復(fù)雜性，一般通過壓痕試驗分析材料的去除過程。為了全面地分析氮化硅陶瓷在壓頭作用下的應(yīng)力場變化情況，同時研究超聲振動對壓痕過程的影響，本文進行了壓痕試驗及仿真研究。通過超聲振動壓痕和普通壓痕的對比，分析了超聲振動對加工過程的影響。仿真結(jié)果表明，超聲振動能減小陶瓷材料受到的平均力及壓頭應(yīng)力影響區(qū)域，從而減少中位裂紋的產(chǎn)生，降低變質(zhì)層深度。
　　在上述研究的基礎(chǔ)上，進行了氮化硅陶瓷超聲振動