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99氧化鋁陶瓷硬度及脆性分析

氧化鋁陶瓷零件通常采用熱壓燒結(jié)成型,由于燒結(jié)常常會(huì)帶來變形和收縮,一般都需要進(jìn)一步精加工來保證零件的尺寸精度和形狀精度。

  99氧化鋁陶瓷是指氧化鋁含量高于99%的工程陶瓷,根據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T5593-1999的規(guī)定,99氧化鋁陶瓷材料硬度、強(qiáng)度高、膨脹系數(shù)低、并且絕緣、耐磨、耐腐蝕,在機(jī)械制造、航空航天、精密儀表、石油化工等領(lǐng)域有廣泛的應(yīng)用。

  氧化鋁陶瓷零件通常采用熱壓燒結(jié)成型,由于燒結(jié)常常會(huì)帶來變形和收縮,一般都需要進(jìn)一步精加工來保證零件的尺寸精度和形狀精度。但氧化鋁陶瓷材料一般彈性模量相當(dāng)大、硬度高、脆性大,裂紋敏感性強(qiáng),因此,其機(jī)械加工難度主要表現(xiàn)在加工硬度和加工脆性上。

氧化鋁陶瓷

  氧化鋁陶瓷的加工硬度:AL203主要有α、β、γ三種結(jié)晶形態(tài),其中α-AL203結(jié)晶形態(tài)中最穩(wěn)定,1300℃時(shí)I3和γ結(jié)晶幾乎完全轉(zhuǎn)變?yōu)?alpha;結(jié)晶。在α-AL203結(jié)晶形態(tài)中鋁離子與氧離子形成的原子鍵多為共價(jià)鍵、離子鍵或是它們的混合鍵,因此原子間的結(jié)合能很高且具有很強(qiáng)的方向性,其具體表現(xiàn)為材料脆性大、塑性變形小、易產(chǎn)生裂紋;其硬度相當(dāng)于碳化物硬質(zhì)合金的硬度,比鋼高好幾倍,通常高純度氧化鋁陶瓷密度可達(dá)3980(Kg-m4),抗拉強(qiáng)度達(dá)260(MPa),彈性模量在350-400(GPa)之間,抗壓強(qiáng)度為2930(MPa),特別是其硬度可達(dá)99HRA。99氧化鋁陶瓷強(qiáng)度、硬度有所降低,根據(jù)我們對(duì)實(shí)驗(yàn)樣件的測(cè)定,其常溫下硬度也達(dá)到70HRA。

  氧化鋁陶瓷的加工脆性:通常情況下氧化鋁陶瓷的顯微組織為等軸晶粒,是由離子鍵或共價(jià)鍵所組成的多晶結(jié)構(gòu),因此斷裂韌性較低,在外部載荷的作用下,應(yīng)力就會(huì)使陶瓷表面產(chǎn)生細(xì)微的裂紋,而裂紋則會(huì)快速擴(kuò)展而出現(xiàn)脆性斷裂,因此在氧化鋁陶瓷切削過程中,經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)崩豁現(xiàn)象,即在陶瓷表面出現(xiàn)崩裂的小豁口。

  出現(xiàn)崩豁現(xiàn)象的原因是:

  (1)材料被切除部分和已加工表面最終分離是通過拉伸破壞引起,這不是正常切削的結(jié)果。

  (2)崩碎切削變形帶來的龜裂一般是順著工件表面一直往下開裂的,此時(shí),由于切削拉應(yīng)力將切削和相粘結(jié)的工件基體一起剝落而形成崩豁現(xiàn)象。需注意的是拉應(yīng)力越大,造成的崩豁現(xiàn)象就越嚴(yán)重,可能會(huì)導(dǎo)致整個(gè)工件的浪費(fèi)。


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本文“99氧化鋁陶瓷硬度及脆性分析”由科眾陶瓷編輯整理,修訂時(shí)間:2020-04-23 15:49:03
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