液體磁性磨具光整加工氧化鋯陶瓷試驗研究*

孫金言，孫桓五,b，紀剛強，段海棟，楊冬亮

(太原理工大學 a.機械與運載工程學院;b.煤炭資源開采利用與裝備工程國家級實驗教學示范中心,太原 030024)

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氧化鋯(ZrO2)陶瓷具有高熔點、高硬度、耐磨損、化學穩定性高，以及密度小、彈性模量高、介電常數低等優良性能，這使得它們在航空航天、精密機械、軍事工業、生物醫學等其他領域中得到了廣泛的應用[1]。其中不乏形狀復雜的零件，包括飛行器天線罩的雨蝕頭、渦輪轉子、骨科植入物、航空發動機零部件等[2-4]，這些復雜零件中包含小圓角、窄槽、腔體內表面等，傳統加工方法加工困難。隨著這些新興領域的發展，對氧化鋯陶瓷零件的表面質量要求也越來越高，但是由于其脆性高、熔點高的材料特性導致加工后的表面會出現殘余應力、亞表面損傷等問題[5-6]。ZrO2機加工成型困難、表面完整性差使其開發應用進展緩慢[7]。

提高陶瓷材料的加工效率和獲得高質量的表面近年來一直是研究的熱點。CAO等[8]利用超聲振動輔助加工陶瓷，對陶瓷材料的脆塑轉變行為進行了研究，發現超聲振動有助于材料的去除，但在脆塑轉變過程中磨削能量出現降低。王宗偉等[9]設計了一種基于旋轉超聲輔助的氧化鋯陶瓷小孔磨削加工工藝，在超聲振動條件下利用金剛石刀具對氧化鋯陶瓷小孔進行磨削加工，小孔表面質量和殘余應力都得到較大改善，但超聲振動會減小主軸壽命和降低加工精度。MA等[10]采用非傳統混合激光輔助研磨(laser assisted grinding，LAG)系統對氧化鋯陶瓷進行延性磨削，與常規研磨相比，LAG工藝可顯著提高材料的表面完整性，也使零件的加工效率大為提高。……