硬脆材料精密磨削的磨削力及表面质量测试与分析实验

硬脆材料精密磨削的磨削力及表面质量测

试与分析实验

一、实验目的

了解硬脆材料精密磨削加工方法以及磨削过程中磨削力的变化特点；

了解磨削后表面质量测试分析方法；

了解相关测试分析仪器（Kistler、SEM、AFM、Leica）的工作原理、功能及使用方法。

二、磨削力测试

磨削(Grinding)是一种精密加工方法，能获得很高的加工精度和表面粗糙度。对于当今的高温结构陶瓷、钛合金、高温合金、超高强度钢等难加工材料而言，磨削是一种非常有效的加工方法。

高温结构陶瓷属于一种典型的硬脆材料，其性能主要有：硬度比金属高一倍多，具有好的耐磨性；高温结构陶瓷的脆性高，受到外力作用下容易发生断裂；在1200~1500℃的高温下能保持较高的强度，具有良好的抗热冲击性；高温结构陶瓷的导热性较差，热膨胀系数小；高温结构陶瓷的密度仅为普通钢材的二分之一至三分之一；高温结构陶瓷的弹性模量比金属高的多，受力后弹性变形小。

由于高温结构陶瓷的脆硬性，通常用超硬磨料磨具进行精密与超精密加工。其磨削过程中磨削力比较大、磨削比小、砂轮磨耗量大、表面质量不易控制导致生产率低。

1、实验原理及设备

磨削力是研究磨削现象的一个重要参数，磨削力测量和采集是磨削实验中重要内容，需要使用测力仪和采集软件。测量磨削力的设备使用瑞士生产的KISTLER9257BA三坐标测力仪，采集磨削力的软件采用DYSLAB软件。

KISTLER9257BA三坐标测力设备原理：

利用压电陶瓷原理，将微弱的由力产生的变形信号转换为电信号，根据事先标定的值得到力值。测力仪在上面板和底板之间有四个三向力传感器，它们都不接地。隔热层保护传感器不受外界温度影响。将测力仪用管接头和控制单元设备5233A1连接构成了测力系统(图1) 。

2、检测软件

DASYLab是一个集数据采集、过程控制及数据分析于一体的软件系统。

在DASYLab中，通过选择和任意摆放模块元素，并且把鼠标把这些模块元素连接起来，能够直接在屏幕上对测量、过程控制或者仿真任务进行设置。

使用黑箱模块组合实验当中需要重复使用的工作页元素，并且把它们整合到黑箱模块

中，插入到工作页中。最大工作页尺寸为2000*2000像素，工作页可包含的模型数可达256，大多数模型能够配置的输入和/或输出数达16个。

可以自定义位于屏幕左边的模型工具栏，以满足用户的使用要求。使用专用模块可把结果以图形或数字的形式显示出来，这可以通过使用示波器模块进行有效的处理。

完整的实验设置，包括所有的当前选择的参数，窗口位置和附加信息能够保存到一个文件当中，并且可以再次被打开。采集的数据和过程的结果也能被保存到文件当中，这些数据和结果能够进行详细的分析或者是用于仿真和训练。

通过使用合适的数字I/O或D/A转换模块可以控制外部系统。DASYLab提供了广泛的功能强大的二位操作（AND/OR/NOT等）模块，计数器，和PID控制函数。

实验原理图如下：

图1 磨削力测量系统原理示意图

3、实验步骤

a)连接测力仪和计算机，打开电源。

b)设置测力仪的量程，按清零键。

c)启动DASLAB软件，打开数据采集文件。

d)运行软件。

e)设置采样频率和采样时间，按清零键，然后按采样键，开始采样。

f)保存采样结果。

g)结束软件运行，取下设备，关闭电源。

三、磨削表面测试

1、扫描电子显微镜

扫描电子显微镜JSM-5610LV通过试件台的X、Y向以及旋转运动可以观测最大直径为125mm的试件，所有的操作均可以通过电脑鼠标来完成。提供完整的实用自动功能，比如自动电子枪共轴调整、自动聚焦、自动像散校正、自动亮度/对比度校正等。充分利用计算机就可以实现对SEM的所有操作，从仪器抽真空到图像观测和报告制作，简便快捷。用低真空度模式可以观测不带导电涂层的非导电试件。

1）扫描电子显微镜功能

扫描电子显微镜是以电子束作为照明源，把聚焦得很细的电子束以光栅状扫描方式照射到试样上，产生各种同试样性质有关的信息，然后加以收集和整理，从而获得微观形貌放大像的一种显微镜。

2）扫描电子显微镜原理

以类似电视摄影显像的方式，利用细聚焦电子束在样品表面扫描时激发出来的各种物理信号来调制成像的。

由发夹式电子枪所发射出来的电子束，在加速电压（2～30KV）的作用下，经过两个电磁透镜，会聚成一个细小的电子探针，在末级透镜上部扫描线圈的作用下，使电子探针在试样表面做光栅状扫描。高能电子与物质相互作用，在试样上产生各种信息如二次电子、背反射电子等。从试样中所得到各种信息的强度和分布各自同试样的表面形貌、成分、晶体取向、以及表面状态的一些物理性质(如电性质、磁性质等)等因素有关，因此，通过接受和处理这些信息，就可以获得表征试样形貌的扫描电子像，或进行晶体学分析和成分分析。

检测－放大系统的作用是把入射电子和物质相互作用所产生的各种信息进行接受和放大，并转化为视频信号电压。

闪烁晶体检测系统是由收集极，闪烁晶体，光导管和光电倍增管的前置放大器组成。在收集极电场的作用下，从试样表面所发出的电子信息，通过闪烁晶体转换为光子，光子通过光导管进到光电倍增管被放大并转换为信号电流再通过放大器的放大后转换为信号电压。3）扫描电子显微镜成像类型

a)二次电子像SEI（Secondary electron image）

在入射电子束作用下被轰击出来并离开样品表面的样品的核外电子叫做二次电子。由于原子核和外层价电子间的结合能很小，因此外层的电子比较容易和原子脱离，使原子电离。

二次电子一般都是在表层10nm深度范围内发射出来的，它对样品的表面形貌十分敏感，因此，能非常有效地显示样品的表面形貌。二次电子的产额和原子序数之间没有明显的依赖关系，所有不能用它来进行成分分析。

二次电子像具有无阴影的性质，故在二次电子像中可以看到细节。

b)背散射电子像BEI（Backscattered electron image）

背散射电子是被固体样品中原子核反弹回来的一部分入射电子，其中包括弹性背散射电子和非弹性背散射电子。弹性背散射电子是指被样品中原子核反弹回来的，散射角大于900的那些入射电子，其能量没有损失(或基本上没有损失)。非弹性背散射电子是入射电子和样品核外电子撞击后产生的非弹性散射，不仅方向改变，能量也有不同程度的损失。

背散射电子来自样品表层300nm的深度范围，由于它的产额随样品原子序数增大而增多，所以不仅能用作形貌分析，而且可以用来显示原子序数衬度，定性地用作成分分析。

c)HV模式：（二次电子探测器、背反射电子探测器）

HV模式主要用于高分辨率形貌观测

分辨率（SEI）：

保证3.0nm （Acc.V 30kV，WD6mm）

放大倍数18～300，000

成像类型SEI，BEI

探测电流1pA～1μA

d)JSM-5610LV工作模式（背反射电子探测器）

LV模式主要用于观测不带导电涂层的非导电试件

分辨率（BEI）：

保证4.5nm （Acc.V 30kV，WD8mm）

试件室气压

可调气压10～270Pa

最低气压1Pa

4）扫描电子显微镜的应用

a)三维形貌的观察和分析

b)在观察形貌的同时，进行微区的成分分析

c)在观察形貌的同时，进行微区的结晶学分析

2、Nanopics1000原子力显微镜（AFM）

1）工作原理及功能

AFM的工作原理：基于量子力学理论中的隧道效应，依靠探针和样品表面间的作用力成像。

2）操作顺序

a)清洗烘干测试件表面，放置在工作台上备用

b)打开控制器电源，查看设备是否处于正常工作状态

注：如果出现异常现象和信号请查阅《Nanopics NPX100M001原子力显微镜（ＡFM）使用说明书》

c)下测量头部分防尘罩，载物台旋至最低处，选择安装测试方式所要求的探针

d)在载物台中间位置放置测试件，随后将载物台升高距探针安全距离（1.0～1.5mm），

盖好防尘罩

e)选择工作模式

f)设定预设力，进针

g)进针完成后按照说明书推荐数值选定扫描面积及扫描速度，选择扫描方式

h)在控制器显示屏上获得扫描图像后，退针

注：如需改变扫描面积，在扫描结束后改变扫描面积和速度再次进行扫描，获得理想图像后再退针

i)通过所联计算机中安装的分析软件传递扫描图像，并采用分析软件对扫描图像进行

分析

j)确定所有工作完毕后，打开测量头部分防尘罩，旋下载物台后取出测试件

k)所有物件恢复至开机前状态，关闭控制器电源

3）注意事项

a)开机前请认真阅读操作说明书

b)不要选择表面起伏过大的测试件，避免损坏探针

c)根据测试件特征和测试要求正确选择探针类型和对应的工作方式

d)在学习操作说明书后，按照操作顺序正确认真操作仪器，如果出现异常信号请及时

查阅操作说明书并记下错误信息以便操作人员记录

e)注意清洗干燥测试件，并保持载物台的清洁

f)测试结束后请清理工作台，保持各归于原位物件以方便下次使用

g)测试结束后检查电源是否关闭，并盖好控制器和测量头部分的防尘罩

h)注意测试间空气湿度

3、Leica倒置微分干涉显微镜

1)工作原理及功能

Leica倒置微分干涉显微镜是一种共光路干涉显微镜，利用干涉原理通过测量程差来检测表面形貌。

微分干涉金相显微镜是针对半导体工业、硅片制造业、电子信息产业、冶金工业需求而开发的。作为高级金相显微镜用户在使用时能够体验其超强性能，可广泛应用于半导体、FPD、电路封装、电路基板、材料、铸件/金属/陶瓷部件、精密模具的检测，可观察较厚的标本。稳定、高品质的光学系统使成像更清晰，衬度更好。

2)操作顺序

a)测试件大小合适的载物台，并固定在显微镜工作台面上

b)打开电源开关

c)将测试件放置在载物台上，用压件弹簧固定

d)选择低倍数物镜，调节目镜瞳距使之适于观测者工作

e)调节焦距，先粗调再细调，用工作台位置调节器来选择合适的观测位置

f)根据需要调节视场明暗程度

g)根据需要适当放大或减低物镜放大倍数

h)观测结束后，从载物台上取下测试件，关闭电源

3)注意事项

a)作使用前请认真阅读使用说明书

b)注意物镜和目镜的清洁，保持物镜和目镜的干燥并注意防尘

c)在观测合适的情况下尽量减低视场亮度，延长灯丝使用寿命

d)选择合适大小载物台，避免测试件落下损伤物镜

e)如出现异常情况请立即查阅使用说明书或是与实验管理员联系，并记录故障现象

四、思考题

1）简述硬脆材料磨削的特点？

2）磨削表面质量的检测方法有哪几种？试简述各方法的特点？

3）磨削力的变化在硬脆材料精密磨削中对材料加工表面质量有何影响？

油漆涂层附着力检测方法(百格测试)

油漆涂层附着力检测方法 ——百格测试 含义及测试方法 含义：一般而言是测试对象在经过涂装之后测试其附着度的工具,按照日本工业标准(JIS),分为1~5级，级数越高，要求越严格，当客户规范当中要求是第5级时，表示完全不能有脱落。参考标准：《GBT9286-1998 色漆和清漆漆膜的划痕实验》 测试方法：用百格刀在测试样本表面划10×10个(100个)1mm×1mm小网格，每一条划线应深及油漆的底层；用毛刷将测试区域的碎片刷干净；用3M600号胶纸或等同效力的胶纸牢牢粘住被测试小网格，并用橡皮擦用力擦拭胶带，以加大胶带与被测区域的接触面积及力度；用手抓住胶带一端，在垂直方向（90°）迅速扯下胶纸，同一位置进行2次相同试验。实验条件及标准 规定利用3M600或610的胶带黏贴于百格中,快速拉起3M胶带,其面漆或电度层被胶带黏起的数量依照百格的百分比： ISO等级：0 =ASTM等级：5B 切口的边缘完全光滑，格子边缘没有任何剥落。 ISO等级：1 =ASTM等级：4B 在切口的相交处有小片剥落，划格区内实际破损≤5% 。 ISO等级：2 =ASTM等级：3B 切口的边缘和/或相交处有被剥落，其面积大于5%～15% 。 ISO等级：3 =ASTM等级：2B 沿切口边缘有部分剥落或整大片剥落，或部分格子被整片剥落。剥落的面积超过15%～35% 。 ISO等级：4 =ASTM等级：1B 切口边缘大片剥落/或者一些方格部分或全部剥落，其面积大于划格区的35%～65% 。 ISO等级：5 =ASTM等级：0B 在划线的边缘及交叉点处有成片的油漆脱落，且脱落总面积大于65%。 依照客户要求B数测试是否通过百格实验，一般手机业界客户要求在4B以上。 正式的话是使用百格刀,横向与纵向各划1刀及型成100各细小方格.如无百格刀利用美工刀也可以. 利用3M600或610的胶带黏贴于百格中,快速拉起3M胶带,测试脱落数量。 操作步骤： 用划格器在涂层上切出十字格子图形，切口直至基材； 用毛刷对角线方向各刷五次，用胶带贴在切口上再拉开； 观察格子区域的情况，可用放大镜观察。 划格结果附着力按照第二项的标准等级。 相关测试工具产品参数 百格测试仪（漆膜划格仪,漆膜划格器） 产品说明： 根据ISO2409-1992标准设计制造的。 适用于GB/T9286-98、BS 3900 E6/ASTM D3359。 特点： 用于均匀划出一定规格尺寸的方格，通过评定方格内涂膜的完整程度来评定涂膜对基材附着程度，以‘级’表示。它主要用于有机涂料划格法附着力的测定，不仅适用于实验室，也可用于各种条件下的施工现场。 用途:

金刚石工加工硬脆材料的磨损因素分

《航天用特殊材料加工技术》 课程大作业 题目：影响航天用硬脆材料加工工具磨损因素分析 姓名：陈广俊 学号： 1080830215 授课教师：张飞虎 哈尔滨工业大学航空宇航制造系 2011年11月11日

金刚石工具加工硬脆材料的磨损因素分 摘要：对金刚石工具加工硬脆材料时的磨损及其影响因素的国内外研究成果进行了综述，讨论了金刚石工具的磨损机理和影响金刚石工具磨损的各种因素，提出了需要深入研究的热点问题。 1.引言 随着科学技术的进步和现代工业的发展，硬脆材料(如激光和红外光学晶体、陶瓷、石英玻璃、硅晶体和石材等)的应用日益广泛。由于硬脆材料硬度高、脆性大，其物理机械性能尤其是韧性和强度与金属材料相比有很大差异，因此这些材料很难甚至不能采用普通的加工方法进行加工。金刚石是自然界已知的硬度最高的物质，其优异的性能使其在硬脆材料加工领域具有广阔的前景。目前，采用金刚石工具对硬脆材料进行切割和磨削仍是有效的加工方法，如用金刚石切割工具切割石材、用金刚石砂轮磨削陶瓷等。 加工硬脆材料的金刚石工具主要有各种金刚石锯和金刚石砂轮等，尽管各种工具的应用范围和加工特点不同，但其磨损机理都大致相同。因为金刚石工具的磨损对工件的加工质量和加工过程的影响很大，工具的磨损性能是反映工具性能、工艺参数是否合理的一个重要指标，所以对金刚石工具磨损机理的研究对指导金刚石工具的合理制造和工艺参数的合理选择具有重要意义。长期以来，国内外许多学者致力于金刚石工具磨损机理的研究，并已取得了可喜的成果。 2.金刚石工具磨损机理的研究 用金刚石工具加工硬脆材料时，由于剧烈摩擦、高温等的作用，工具不可避免地会产生磨损，而磨损是一个非常复杂的过程。 (1)磨损的三个阶段 金刚石工具的磨损由三个阶段组成：初始的快速磨损阶段(也称过渡阶段)、磨损率约为常数的稳定磨损阶段以及随后的加速磨损阶段。加速磨损阶段表明工具不能继续工作，需要重新修整。 (2)磨粒磨损形式 磨粒磨损形式可分为：整体磨粒、微破碎磨粒、宏观破碎磨粒、磨粒脱落及磨粒磨平。这几种磨损形式所占的比例决定于不同的磨损阶段、所用工具和被加工材料等。TWLiao等定量研究了微进给磨削结构陶瓷时金刚石砂轮的磨损并指出：在过渡阶段和稳定磨损阶段，砂轮的磨损不同。过渡阶段的磨损不仅决定于砂轮的规格、材料特性和磨削条件，更重要的决定于砂轮的制备方法。在过渡阶段，因砂轮刚修整过，磨粒伸出最大，许多磨粒不参加切削，所以整体磨粒的比例比稳定阶段高；同时，修整使许多磨粒伸出过大，把持力不够，磨粒脱落的比例比稳定阶段高；此外，修整会削弱一些磨粒，使微破碎磨粒的比例比稳定阶段高。稳定阶段的磨粒磨损主要是摩擦磨损，较低的微破碎磨粒比例和相对高的摩擦磨损比例说明砂轮没出现自锋利现象，这对加工是不利的。哈工大的仇中军等通过用金刚石砂轮磨削

涂层表面附着力测试标准

标题涂层表面附着力测试标准 文件类别规范文件文件号目标[质]字05第10 版本号 1 修改标记无修改次数无 编制/日期审核/日期批准/日期 执行主体监督主体 1．目的：指导涂层表面附着力测试工作，规范和统一涂层表面附着力检验标准； 2．范围：应用?涂层厚度大于50μm； 3．定义：符合BS?3900-E6、ISO2409、DIN53?151和ASTM?D3359-B测试方法； 4．流程：无 5．内容： 设备要求：划线器刀口由碳钨合金材料制成，齿数x齿间距?6齿x2mm；胶带用3M 600号2cm宽胶带；操作步骤 -用划格器在涂层上切出十字格子图形，切口直至基材； -用毛刷对角线方向各刷五次，用胶带贴在切口上再拉开； -观察格子区域的情况，可用放大镜观察； 划格结果附着力按照以下的标准等级 ISO等级：0 ASTM等级：5B 切口的边缘完全光滑，格子边缘没有任何剥落 ISO等级：1 ASTM等级：4B 在切口的相交处有小片剥落，划格区内实际破损 不超过5% ISO等级：2 ASTM等级：3B 切口的边缘和/或相交处有被剥落，其面积大于 5%，但不到15% 版本号1实施日期页次：共 2 页第 1 页

ISO等级：3 ASTM等级：2B 沿切口边缘有部分剥落或整大片剥落，及/或者部 分格子被整片剥落。被剥落的面积超过15%，但 不到35% ISO等级：4 ASTM等级：1B 切口边缘大片剥落/或者一些方格部分部分或全 部剥落，其面积大于划格区的35%，但不超过65% ISO等级：5 ASTM等级：0B超过上一等级 ? 测试结果判定：如果没有客人特殊要求，目标的产品要求达到ISO等级：1、ASTM等级：4B以上级别可以接受。 签发人签名 部门，现将《涂层表面附着力测试标准》抄发你部门（组织），请严格执行。 签发人/日期： 执行人签名现收到签发的《涂层表面附着力测试标准》，本人明白制度的详细内容，并保证本部门（人）严格贯彻执行。 执行人/日期： 版本号 1实施日期页次：共 2 页第 2 页

ASTM D 3359 涂层附着力粘胶带法测试

Designation:D3359–02 Standard Test Methods for Measuring Adhesion by Tape Test1 This standard is issued under the?xed designation D3359;the number immediately following the designation indicates the year of original adoption or,in the case of revision,the year of last revision.A number in parentheses indicates the year of last reapproval.A superscript epsilon(e)indicates an editorial change since the last revision or reapproval. This standard has been approved for use by agencies of the Department of Defense. 1.Scope 1.1These test methods cover procedures for assessing the adhesion of coating?lms to metallic substrates by applying and removing pressure-sensitive tape over cuts made in the?lm. 1.2Test Method A is primarily intended for use at job sites while Test Method B is more suitable for use in the laboratory. Also,Test Method B is not considered suitable for?lms thicker than5mils(125μm). N OTE1—Subject to agreement between the purchaser and the seller, Test Method B can be used for thicker?lms if wider spaced cuts are employed. 1.3These test methods are used to establish whether the adhesion of a coating to a substrate is at a generally adequate level.They do not distinguish between higher levels of adhesion for which more sophisticated methods of measure-ment are required. N OTE2—It should be recognized that differences in adherability of the coating surface can affect the results obtained with coatings having the same inherent adhesion. 1.4In multicoat systems adhesion failure may occur be-tween coats so that the adhesion of the coating system to the substrate is not determined. 1.5The values stated in SI units are to be regarded as the standard.The values given in parentheses are for information only. 1.6This standard does not purport to address the safety concerns,if any,associated with its use.It is the responsibility of the user of this standard to establish appropriate safety and health practices and determine the applicability of regulatory limitations prior to use. 2.Referenced Documents 2.1ASTM Standards: D609Practice for Preparation of Cold-Rolled Steel Panels for Testing Paint,Varnish,Conversion Coatings,and Related Coating Products2 D823Practices for Producing Films of Uniform Thickness of Paint,Varnish,and Related Products on Test Panels2 D1000Test Method For Pressure-Sensitive Adhesive-Coated Tapes Used for Electrical and Electronic Applica-tions3 D1730Practices for Preparation of Aluminum and Aluminum-Alloy Surfaces for Painting4 D2092Guide for Preparation of Zinc-Coated(Galvanized) Steel Surfaces for Painting5 D2370Test Method for Tensile Properties of Organic Coatings2 D3330Test Method for Peel Adhesion of Pressure-Sensitive Tape6 D3924Speci?cation for Standard Environment for Condi-tioning and Testing Paint,Varnish,Lacquer,and Related Materials2 D4060Test Method for Abrasion Resistance of Organic Coatings by the Taber Abraser2 3.Summary of Test Methods 3.1Test Method A—An X-cut is made through the?lm to the substrate,pressure-sensitive tape is applied over the cut and then removed,and adhesion is assessed qualitatively on the0 to5scale. 3.2Test Method B—A lattice pattern with either six or eleven cuts in each direction is made in the?lm to the substrate,pressure-sensitive tape is applied over the lattice and then removed,and adhesion is evaluated by comparison with descriptions and illustrations. 4.Signi?cance and Use 4.1If a coating is to ful?ll its function of protecting or decorating a substrate,it must adhere to it for the expected service life.Because the substrate and its surface preparation (or lack of it)have a drastic effect on the adhesion of coatings, a method to evaluate adhesion of a coating to different substrates or surface treatments,or of different coatings to the 1These test methods are under the jurisdiction of ASTM Committee D01on Paint and Related Coatings,Materials,and Applications and are the direct responsibility of Subcommittee D01.23on Physical Properties of Applied Paint Films. Current edition approved Aug.10,2002.Published October2002.Originally published as D3359–https://www.wendangku.net/doc/da14653229.html,st previous edition D3359–97. 2Annual Book of ASTM Standards,V ol06.01. 3Annual Book of ASTM Standards,V ol10.01. 4Annual Book of ASTM Standards,V ol02.05. 5Annual Book of ASTM Standards,V ol06.02. 6Annual Book of ASTM Standards,V ol15.09. 1 Copyright?ASTM International,100Barr Harbor Drive,PO Box C700,West Conshohocken,PA19428-2959,United States. Copyright ASTM International Reproduced by IHS under license with ASTM Licensee=daimlerchyrsler account/5957216001 Not for Resale, 12/09/2005 00:34:54 MST No reproduction or networking permitted without license from IHS --` ` , , , , ` , , , ` ` ` ` ` ` , , ` ` ` , , , ` , ` ` ` -` -` , , ` , , ` , ` , , ` ---

04.025-2005 涂层附着力试验方法-划格法

涂层附着力试验方法-划格法（试行）范围 本规范规定了金属或非金属基材油漆涂层附着力特性的试验方法，此方法不适用于总厚度大于250μm的涂层，合成纤维涂层，以及粗糙表面的涂层。本标准由范围，规范性引用文件，试验目的，试验设备，取样或样板制作，试验过程等内容组成。 1 试验目的 通过从基材上脱落的油漆涂层来评定涂层附着力。 5.1 试样地尺寸要求能在三个不同的地方进行试验，且划痕距试板边缘至少为5mm 5.2 试板准备 5.2.1 清洁试板表面，保证涂层表面无油、蜡或其它残余物 5.2.2 试板表面的流挂、气泡或其它明显缺陷区域，不作为试验部位 5.2.3试验前，试板应在温度23±2℃，相对湿度为（50±5）％环境下静置16小时 2 试验过程 6.1刀具选用： 根据涂层的厚度选用不同刀锯的划格器： 膜厚：0～60μm，刀具间距1mm 膜厚：61～120μm，刀具间距2mm 膜厚：121～250μm，刀具间距3mm 6.2操作步骤 6.2.1 为了避免在试验期间试板的变形，应将试板放在刚性平面上。 6.2.2将切割工具放在样板表面的标准平面上，在工具上施加均匀压力，用均匀速度在漆膜上完成相应数量的划痕，保证划痕深入到基材；用同样方法呈90度交叉划痕，形成一个个方格。 6.2.3 用刷子轻刷划格部位，清除漆屑。 6.2.4 用专用胶带粘贴到被划伤的涂层表面，用手指把胶带再划格处上方的部位压平，保证胶带和涂层接触良好，胶带的长度至少超过划格处20mm。 6.2.5拿住胶带的末端在0.5秒到1秒内，以接近60度的角度迅速地剥离，揭下胶带。 6.2.6 检查格子区域涂层剥落情况（可用放大镜观察），按标准判定级别。 6.3 在试样上至少进行三个不同位置的试验，相互间距与试样边缘的距离不小于5mm，如果三次结果不一致，差值超过一个等级时，在三个以上不同位置重复以上实验或者另取试样进行试验。 3 结论描述 1

非金属硬脆材料磨削机理研究综合实验指导书

非金属硬脆材料磨削机理研究综合实验指导书 西北工业大学机电实验教学中心 2006-11-21

一.前言 随着科学技术的发展，特别是能源、空间技术的发展，材料需要在比较苛刻情况下使用。例如磁流体发电的通道材料，既要能耐高温，又要能经受高温高速气流的冲刷和腐蚀。航天器的喷嘴、燃烧室的内衬、喷气发动机的叶片等对材料高温条件下的性能提出了更高要求。石油化工、能源开发等方面的反应装置、热交换器、核燃烧室，要求材料的耐高温性，耐腐蚀性，耐磨损性也日益严格。由此可见，非金属硬脆材料（高温结构陶瓷）是目前唯一能胜任的特殊材料，其应用价值将越来越重要。高温结构陶瓷要实现所具备的优异功能，就必须加工成一定精度的形状和尺寸。因此，有必要研究高温结构陶瓷的精密加工技术。二．实验目的 1.培养学生理论联系实际，在实践中综合分析问题、解决问题的能力，使学 生从磨削过程、磨削力、磨削温度、加工表面完整性等几个方面进行研究和实验，使学生综合运用所学基础理论知识及专业知识，掌握各种测试技术和新技术在磨削加工中的运用，使能逐步掌握科学技术研究的方法和手段。 2.培养学生的实验设计能力并提高学生的实验技能，在实验中，学生通过自 己动手来完成各种测试、加工试件、仪器调整、数据采集、数据测试、试验结果分析，提高学生的实验技能。 3.了解精密磨削表面的形成机理，了解工件表面的微观轮廓的形成，砂轮的 特性，磨削参数的密切关系。了解提高零件加工精度及表面质量的途径，探索在保证产品质量的前提下如何提高生产率以及降低生产成本的最佳磨削加工技术。 三．实验材料的性能及磨削特点 1.高温结构陶瓷的性能 高温结构陶瓷是多晶体材料。由共价键、离子键或二者的混合物形式构成了高温结构陶瓷材料的不同晶体点阵结构，从而决定了它具有金属等其他材料所不具备的特殊性能，既具有耐高温、高硬度、耐磨损、耐腐蚀、低膨胀系数、高热导率和质量轻等特点。

超硬磨料砂轮磨削的概述

超硬磨料砂轮磨削的概述(金刚石CBN) 发布日期：[2009-5-25] 共阅[40]次 超硬磨料砂轮磨削主要是指用金刚石砂轮和立方氮化硼砂轮加工硬质合金、陶瓷、玻璃、半导体材料及石材等高硬度、高脆性材料。 其突出特点为： ①磨削能力强，耐磨性好，耐用度高，易于控制加工尺寸及实现加工自动化。 ②磨削力小，磨削温度低，加工表面质量好，无烧伤、裂纹和组织变化。金刚石砂轮磨削硬质合金时，其磨削力只有绿色碳化硅砂轮的1/4~1/5。 ③磨削效率高。在加工硬质合金及非金属硬脆材料时，金刚石砂轮的金属切除率优于立方氮化硼砂轮；但在加工耐热钢、钛合余、模具钢等时，立方氮化硼砂轮远高于金刚石砂轮。 ④加工成本低。金刚石砂轮和立方氮化硼砂轮比较昂贵，但由于其寿命长，加工效率高，所以综合成本低。 1.超硬磨料砂轮磨削工艺 ⑴磨削用量磨削用量。 ⑵磨削液磨削液对超硬磨料砂轮的寿命和磨削表面加工质量影响很大，如树脂结合剂超硬磨料砂轮湿磨可比干磨提高砂轮寿命40%左右，因此一般多采用湿磨。由于超硬磨料砂轮组织紧密、气孔少、磨削过程中易被堵塞，故要求磨削液有良好的润滑性、冷却性、清洗性和渗透性。 金刚石砂轮磨削时常用以轻质矿物油为主体的油性液和水溶性液(乳化液、无机盐水溶液)为磨削液，视具体情况而定。树脂结合剂砂轮不宜使用苏打水。立方氮化硼砂轮磨削时一般采用油性液为磨削液，而不用水溶性液，因为在高温条件下立方氮化硼磨粒和水会发生水解作用，加剧砂轮磨损。 2.超硬磨料砂轮修整

修整是整形和修锐的总称。整形是使砂轮具有—定精度要求的几何形状；修锐是去除磨粒间的结合剂，使磨粒突出结合剂一定高度，形成良好的切削刃和足够的容屑空间。超硬磨料砂轮的整形和修锐则是分为前后两步进行。 超硬磨料砂轮修整的方法归纳为以下几类：①车削法；②磨削法；③滚压挤轧法；④喷射法；⑤电加工法；⑥超声波振动修整法。 金刚石、立方氮化硼(CBN)砂轮的主要特点是硬度高、导热率高、锋利度高由此带来高的磨削率。适用于现代工业机械加工中的高效、强力磨削。 运用高科技手段使陶瓷结合剂不但保持了其原有的硬和脆的性能，还有烧结温度低、强度韧性高、把持磨料性能好，并具有耐热、耐油、耐水、耐酸碱、自锐性好、可修整、修整间隔长，有均匀的气孔率，便于冷却、排屑等。在磨削过程中不堵塞、不烧伤工件，与铁族元素不起化学变化，显惰性，降低工件在磨削加工中的疲劳度，增加工件的使用寿命，从而提高加工工件的质量、粗糙度、效率以及加工工件自动化程度，达到降低综合成本的目的。 砂轮输写特征及标注

硬脆材料磨削加工机理的理论分析

25K M Mussert,M Janssen,A Bakker et al.Modeling fracture in an Al2O3particle reinforced aa6061alloy using Weibull stati stics.J.Mater.Sci.,1999,34(17):4097~4104 26N Shinohara,M Okumiya,T Hotta et a l.Formation mecha-nisms of processing defects and their relevance to the strength in alumina ceramics made by powder compaction process.J. Mater.Sci.,1999,34(17):4271~4277 第一作者:易勇,硕士研究生,四川大学金属材料系研2000级,610065成都市 编辑:胡红兵 收稿日期:2002年3月硬脆材料磨削加工机理的理论分析 尚广庆孙春华 河海大学 摘要:通过对硬脆材料(玻璃)的切削试验,建立了硬脆材料的磨削模型,讨论了硬脆材料在磨粒作用下的塑性变形和断裂行为。 关键词:硬脆材料,磨削,塑性变形,断裂 Theoretical Analysis of Grinding Mechanics of Rigid-brittle Materials Shang Guangqing Sun Chunhua Abstract:Based on the cutting experimen t to glass,a kind of rigid-brittle materials,the grinding model of the ri gid-brittle ma-terial is established,and the plastic deformation and fracture behavior of the rigid-bri ttle material cut by abrasive grain are discussed. Keywords:rigid-bri ttle material,grinding,plastic deformation,fracture 1引言 随着科技与生产的发展,硬脆材料(如工程陶瓷、光学玻璃等)的应用日趋广泛。由于硬脆材料的脆性较大,加工时在磨粒作用下易发生断裂,因此其加工机理比金属材料加工更为复杂。目前对硬脆材料加工机理的理论研究尚不够深入与成熟,积极开展这方面的研究对于指导生产实践具有重要意义。本文通过对典型硬脆材料)))玻璃的切削试验,对硬脆材料的磨削加工机理进行了理论分析,其结论对加工硬脆材料时切削用量的选择具有一定指导意义。 2硬脆材料磨削模型的建立 在精密磨床上用单颗粒金刚石飞铣装置对玻璃进行切削试验。利用高速摄影机观察金刚石颗粒切削脆硬材料的动态过程;利用扫描电镜观察被加工材料的沟槽横截面和沟槽形貌。通过对切削试验过程以及被加工玻璃表面的观测分析,建立如图1所示的硬脆材料(玻璃)磨削模型。 3试验结果与讨论 311硬脆材料在磨粒挤压作用下的塑性行为 在切削试验中可观察到,当切深较小时(即磨削初始阶段),硬脆材料的变形表现为塑性变形。从应力场的角度分析,硬脆材料只有在围压足够大时,才能象金属材料一样表现出良好的塑性,围压越大,塑 性越好。 图1硬脆材料(玻璃)的磨削模型 由于任何磨粒的端部均有一定的圆弧半径,因而可将磨粒端部近似看作一个半径为R的球体。当磨粒在垂直力P作用下压向玻璃表面时,其与玻璃的接触面边缘为一个圆。该圆半径为 a= 3 2 (1-L2) PR E (1) 接触面上的压力分布可用q表示为(见图2) 图2磨粒压入平面时的压力分布情况 19 2002年第36卷l10

《国家标准》GB9286-98百格测试标准

1 范围 1.1 本标准规定了在以直角网格图形切割涂层穿透至底材时来评定涂层从底材上脱离的抗性的一种试验方法。用这种经验性的试验程序测得的性能，除了取决于该涂料对上道涂层或底材的附着力外，还取决于其他各种因素。所以不能将这个试验程序看作是测定附着力的一种方法。 注1：虽然本试验主要规定用于实验室，但也适用于现场试验。 1.2 所规定的方法可用作通过/不通过，或在适宜的场合，可用作一种六级分级试验（见8.3）。当用于多层涂层体系时，可用来评定该涂层体系中各道涂层从每道其他涂层脱离的抗性。 1.3 本试验可在涂有罩面漆的物体上和/或特制试样上进行。 虽然本试验方法适用于硬质底材（钢）和软质底材（木材和塑料）上的涂料，但这些不同底材需要采用一种不同的试验步骤（见第7章）。 本试验方法不适用于涂膜厚度大于250μm的涂层，也不适用于有纹理的涂层。 注2：当应用于设计成凹凸不平的图案表面的涂层时，该方法所得的结果会有较大的偏差。 2 引用标准 下列标准所包含的条文，通过在本标准中引用而构成为本标准的条文。本标准出版时，所示版本均为有效。所有标准都会被修订，使用本标准的各方应探讨使用下列标准最新版本的可能性。 GB/T 1727—92 漆膜一般制备法 GB 3186—82（89）涂料产品的取样（neq ISO 1512：1978等） GB/T 9271—88 色漆和清漆标准试板（eqv ISO 1514：1984） GB 9278—88 涂料试样状态调节和试验的温湿度（eqv ISO 3270：1984） GB/T 13452.2—92 色漆和清漆漆膜厚度的测定（eqv ISO 2808：1974） 3 需要的补充资料 对于任何特定应用而言，本标准中规定的试验方法，需要用补充资料来加以完善。这些补充资料的项目在附录A中列出。 4 仪器 4.1 切割刀具 确保切割刀具有规定的形状和刀刃情况良好是特别重要的。 4.1.1 下面列出一些适宜的切割工具，如图1a)和1b）所示： a）单刃切割刀具的刀刃为20°～30 °，以及其他尺寸，如图1a）规定。

涂层附着力检测方法的详细介绍

涂层附着力的检测方法 摘要：介绍了防腐蚀涂料涂层附着力的机理，并对附着力检测的标准划格法、划X法以及拉开法的测试方法和程序，作了详细说明。 关键词：涂层、附着力、划格法、拉开法 1．涂层附着力 涂装工程中，对于防腐蚀涂料的涂层附着力检测是涂层保护性能相当重要的指标，越来越被业主和监理所重视。除了在试验室内的检测外，防腐蚀涂料的选用过程中，对涂料产品进行的样板附着力测试，以及施工过程中现场附着力的检测，也越来越普遍。 有机涂层与金属基底间的附着力，与涂层对金属的保护有着密切的关系，它主要是由附着力与有机涂层下金属的腐蚀过程所决定的。有机涂层下金属的腐蚀主要是由相界面的电化学腐蚀引起的，附着力的好坏对电化学腐蚀有明显的影响。良好的附着力能有效地阻挡外界电解质溶液对基体的渗透，推迟界面腐蚀电池的形成；牢固的界面附着力可以极大地阻止腐蚀产物——金属阳离子经相间侧面向阴极区域的扩散，这些阳离子扩散是为了平衡阴极反应所生成的带负电荷的氢氧根离子，这虽然是一个相当缓慢的过程，但是一旦附着力降低，阳离子从相间侧面向阴极扩散的扩散则容易得多。 有机涂层的附着力，应该包括两个方面，首先是有机涂层与基底金属表面的黏附力（adhesion），其次是有机涂层本身的凝聚力（Cohesion）。这两者对于涂层的防护作用来说缺一不可。有机涂层在金属基底表面的附着力强度越大越好；涂层本身坚韧致密的漆膜，才能起到良好的阻挡外界腐蚀因子的作用。涂层的不能牢固地黏附于基底表面，再完好的涂层也起不到作用；涂层本身凝聚力差，漆膜容易开裂而失去保护作用。这两个方面缺一不可，附着力不好，再完好的涂层也起不到作用；而涂层本身凝聚力差，则漆膜容易龟裂。这两者共同决定涂层的附着力，构成决定涂层保护作用的关键因素。 有关涂层附着力的研究有相当多的理论学说，影响涂层附着力有基本因素主要有两个，涂料对底材的湿润性和底材的粗糙度。涂层对金属底材的湿润性越强，附着力越好；一定的表面粗糙度对涂层起到了咬合锚固（Anchor Pattern）的作用。 检测涂层与底材之间的附着力有多种方法，很多机构制订了相应的标准，同时也制备了很多的仪器工具来进行附着力的检测。 适用于现场检测附着力的方法主要有两大类，用刀具划X或划格法，以及拉开法。这两种方法除了可以在实验室内使用外，更适合于在施工现场中应用。主要的应用标准如表1。 表1 涂层附着力的检测方法和标准 美国材料试验协会制订的ASTM D3359－02是目前最新版的有关划X法的标准。它适用于干膜厚度高于125微米的情况，对最高漆膜厚度没有作出限制.而相对应的划格法通常适用于250微米以下的干膜厚度。 测试所要有的工具比较简单，锋利的刀片，比如美工刀、解剖刀；25mm（1in.）的半透

涂层附着力测定

在任何涂料防腐工程施工之前，都应当先对防腐涂料的附着力进行测试，凡附着力不合乎要求的涂料都不能在工程中使用。因为该项性能的不合格，将导致整个防腐蚀涂装工程的不合格。该项指标的测定可根据现场情况采用相关标准方法进行检测。目前常用的检测标准有GB/T9286-1998《色漆和清漆漆膜的划格试验》： 该方法使用漆膜划格器，利用十字划格法在漆膜上垂直交叉划刻出方格，要求将漆膜划透。根据漆膜的破坏的情况将附着力分为5级，切割时，可使用单刀锋或多刀锋，应保持刀间距相等（间距应为1mm或2mm），间距的大小取决于涂层的薄厚，涂层越薄，间距越小。一般在涂层试片上切割互相平行的6或10道，将切割后得到的方格用软毛刷刷掉切割下的碎屑后，得到的涂层的附着力将作如下分级评价： 0级：切割边缘完全平滑，无一格脱落； 1级：切割处有少许薄片剥离，但划格区影响不大； 2级：切割处过切口边缘脱落比例大于5%，但受影响不大于15%； 3级：涂层沿切割边缘部分或全部以大碎片脱落，脱落的比例大于15%，且受影响的区域不大于35%； 4级：涂层沿切割边缘，以大碎片脱落，或一些方格部分或全部出现脱落，脱落的比例大于35%，且受影响的区域不大于65%；5级：大于第4级的严重剥落。 涂膜的附着力也可以通过间接方法，利用对涂膜冲击强度、柔韧性等指标的测试来间接评价。 美国ASTM D-1002制定了一种专用于管道防腐层与金属粘结的剪切强度试验方法。它使用力学拉力试验机，采用的试片是由两片同样规格的钢片组成。两钢试片间用涂料单面粘结在一起，在涂料完全固化后，用拉力试验机将两试片拉开。再根据拉力和粘结面积来计算剪切强度。 GB/T5210是采用拉开法来测定附着力的，也是通过拉力机拉开的力的测定来计算涂料的粘结强度。 涂装质量的好坏，最终必须体现在涂膜质量的优劣上，所以涂装后的质量检测主要是对涂膜性能的检测，包括涂膜的机械性能（如附着力、柔韧性、冲击强度、硬度、光泽等）和具有保护功能的特殊性能（如耐候性、耐酸碱性、耐油性等）两个方面。其中机械性能是涂装质量检测中必须检测的基本常规性能，而具有保护功能的特殊性能则可根据不同使用要求选择性的进行检测。涂装后质量检测是评判涂装质量的最终依据和确保质量的重要环节。涉及涂装后质量检测的标准检测方法如下。 （1）GB1720-89（79）漆膜附着力测定法； （2）GB/T1731-93漆膜柔韧性测定法； （3）GB/T1732-93漆膜耐冲击性测定法； （4）GB/T1730-93漆膜硬度测定法摆杆阻尼试验； （5）GB/T6739-1996涂膜硬度铅笔测定法； （6）GB5210-85涂层附着力的测定法拉开法； （7）GB1743-89（79）漆膜光泽测定法； （8）GB1768-89（79）漆膜耐磨性测定法； （9）GB1769-89（79）漆膜磨光性测定法； （10）GB1770-89（79）底漆、腻子膜打磨性测定法； （11）GB9286-88清漆和色漆漆膜的划格试验； （12）GB6742-86漆膜弯曲试验（圆柱轴）； （13）GB/T1733-93漆膜耐水性测定法； （14）GB/T1734-93漆膜耐汽油性测定法； （15）GB1735-89（79）漆膜耐热性测定法； （16）GB1738-89（79）绝缘漆漆膜吸水率测定法； （17）GB1739-89（79）绝缘漆漆膜耐油性测定法； （18）GB1740-89（79）漆膜耐湿热测定法； （19）GB1741-89（79）漆膜耐霉菌测定法； （20）GB1761-89（79）漆膜抗污气性测定法； （21）GB1763-89（79）漆膜耐化学试剂性测定法； （22）GB/T1766-1995色漆和清漆涂层老化的评级方法； （23）GB/T1771-91色漆和漆耐中性盐雾性能的测定； （24）GB1865-89（80）漆膜老化（人工加速）测定法； （25）GB5370-85防污漆样板浅海浸泡试验方法； 在上述这些检测项目中，使用者应按照上节所述的漆膜一般制备方法制备标准试验样板，检测最常规的涂膜机械物理性能，用以评判涂膜的基本性能的优劣。可针对不同涂料的特殊功用，检测其中的一些防腐保护及装饰性能的好坏。其中最常用的一些检测项目如下。

金刚石工具加工硬脆材料时磨损机理分析

金刚石工具加工硬脆材料时磨损机理分析 研磨砂轮：https://www.wendangku.net/doc/da14653229.html,/ 随着科学技术的进步和现代工业的发展，硬脆材料（如激光和红外光学晶体、陶瓷、石英玻璃、硅晶体和石材等）的应用日益广泛。由于硬脆材料硬度高、脆性大，其物理机械性能尤其是韧性和强度与金属材料相比有很大差异，因此这些材料很难甚至不能采用普通的加工方法进行加工。金刚石是自然界已知的硬度最高的物质，其优异的性能使其在硬脆材料加工领域具有广阔的前景。目前，采用金刚石工具对硬脆材料进行切割和磨削仍是有效的加工方法，如用金刚石切割工具切割石材、用金刚石砂轮磨削陶瓷等。 加工硬脆材料的金刚石工具主要有各种金刚石锯和金刚石砂轮等，尽管各种工具的应用范围和加工特点不同，但其磨损机理都大致相同。因为金刚石工具的磨损对工件的加工质量和加工过程的影响很大，工具的磨损性能是反映工具性能、工艺参数是否合理的一个重要指标，所以对金刚石工具磨损机理的研究对指导金刚石工具的合理制造和工艺参数的合理选择具有重要意义。长期以来，国内外许多学者致力于金刚石工具磨损机理的研究，并已取得了可喜的成果。 2.金刚石工具磨损机理的研究 用金刚石工具加工硬脆材料时，由于剧烈摩擦、高温等的作用，工具不可避免地会产生磨损，而磨损是一个非常复杂的过程。 （1）磨损的三个阶段 金刚石工具的磨损由三个阶段组成：初始的快速磨损阶段（也称过渡阶段）、磨损率约为常数的稳定磨损阶段以及随后的加速磨损阶段。加速磨损阶段表明工具不能继续工作，需要重新修整。

（2）磨粒磨损形式 磨粒磨损形式可分为：整体磨粒、微破碎磨粒、宏观破碎磨粒、磨粒脱落及磨粒磨平。这几种磨损形式所占的比例决定于不同的磨损阶段、所用工具和被加工材料等。TWLiao等定量研究了微进给磨削结构陶瓷时金刚石砂轮的磨损并指出：在过渡阶段和稳定磨损阶段，砂轮的磨损不同。过渡阶段的磨损不仅决定于砂轮的规格、材料特性和磨削条件，更重要的决定于砂轮的制备方法。在过渡阶段，因砂轮刚修整过，磨粒伸出最大，许多磨粒不参加切削，所以整体磨粒的比例比稳定阶段高；同时，修整使许多磨粒伸出过大，把持力不够，磨粒脱落的比例比稳定阶段高；此外，修整会削弱一些磨粒，使微破碎磨粒的比例比稳定阶段高。稳定阶段的磨粒磨损主要是摩擦磨损，较低的微破碎磨粒比例和相对高的摩擦磨损比例说明砂轮没出现自锋利现象，这对加工是不利的。哈工大的仇中军等通过用金刚石砂轮磨削氧化铝陶瓷，指出砂轮的磨损主要是磨粒磨损和磨粒脱落。 SYLUO对金刚石锯片切割花岗岩进行了研究，指出锯片的失效主要是由于磨粒宏观破碎和（或）磨粒脱落，当破碎和脱落的磨粒数超过1/3时，工具失效。华侨大学的于怡青等通过对切割石材、混凝土等材料的过程中金刚石工具表面金刚石及结合剂状态的大量跟踪观察和SEM分析表明：整体磨粒保持越久，加工越容易进行，工具耐磨度也越高；宏观破碎状态会导致金刚石出刃高度显着下降，甚至失去切削能力；工具切削相当长一段时间后，磨粒自然磨钝，出刃高度降低，随着磨粒周围结合剂的进一步磨损，对金刚石的把持力减弱，导致金刚石脱落。 徐西鹏等研究锯切花岗石时的金刚石节块磨损，认为金刚石实际磨损过程需经历不同的路径：从完整晶型开始，经历微破碎再到宏观破碎，最后发生脱落；也可以开始就发生脱落。这取决于金刚石的品质、所承受载荷和结合剂等因素。而用于金刚石固位载体的金属结合剂的磨损过程则具有较复杂的摩擦学特性。花岗石的切屑和金刚石碎屑在切削液的带动下冲蚀结合剂表面，在其表面形成冲蚀痕迹，结合剂在类似流体研削的条件下被磨蚀。金刚石前端的月牙洼凹坑显示在锯切过程中流体形成气穴而引起冲蚀。此外，结合剂还受到花岗石中硬质点的刮削和犁削，其形貌类似于金属磨削加工中的纹理。

硬脆材料的延性磨削技术

硬脆材料的延性磨削技术 1.概述 随着现代高新技术的发展，具有优良性能的硬脆材料的加工已成为普遍关注的新焦点。硬脆材料在电子、光学、仪器仪表、航天航空、民用等行业用来制造高技产品的前景十分广阔。如大规模集成电路基片的加工，要求具有极小的不平度和极低的表面粗糙度，且加工表面应无杂质和缺陷。但是先进陶瓷、单晶硅、人工晶体、红蓝宝石、石材等硬脆材料在传统的材料去除方式下不能达到要求。由于靠脆性断裂来去除材料引起表面损伤。 硬脆材料的压印实验证明：即使是硬脆材料，在很小的载荷作用下，仍会产生一定的塑性变形，基于“压痕断裂模型”的理论分析，磨粒的切削深度小于临界切削深度时。可以实现硬脆性材料的延性磨削加工。1980年代前半期，欧美等国的研究人员以切削方面的超精密切削加工为基础，提出了脆性材料的延性方式磨削。 延性磨削加工是指在一定条件下，玻璃和陶瓷等脆性材料能用金刚石砂轮，在塑性方式下加工，产生无裂纹无缺陷的表面。这种加工称为延性磨削加工技术。主要是针对脆性材料而言，致力于追求无损伤的磨削。切屑的形成与磨削金属等塑性材料类似，磨削后表面和亚表面不产生裂纹，是一种损伤极小的磨削方式。这对于复杂且高精度的光学零件和陶瓷零件的加工具有很重要的意义。 2 延性磨削技术的机理 2.1 延性转变的可行性 (1)现象分析 硬脆材料的延性域加工思想来源于压痕和研磨等过程中出现的现象:当采用尖锐压头(磨粒)压入玻璃等硬脆材料表面时，压应力的作用使压头正下方的试件材料发生不可逆的塑性流动，如果压头载荷足够小，就不会出现脆性断裂;采用微细粒度的磨粒对玻璃等硬脆材料进行研磨时，如果磨粒的切深足够浅，所生成的沟槽非常光滑，类似于研磨塑性材料时所生成的沟槽;对磨粒进行破碎时，磨粒尺寸越小，将磨粒磨碎越困难。这些现象使人们认识到在硬脆材料加工时，存在着“尺寸效应”，当材料的去除体积极小时，即使对玻璃等硬脆材料，塑性变形将先于脆性断裂发生。因此，不产生脆性裂纹的、低损伤的硬脆材料加工是可能的。 (2)力学原理 在研究陶瓷磨削过程时, 一般都采用“压痕断裂力学”模型来分析。压痕断裂力学模型是把陶瓷磨削中磨粒与工件的相互作用看作小规模的压痕现象( 见图1) 。当压头( 磨粒) 压入材料表面时, 压应力的作用使压头正下方的试件材料发生非弹性流动。如果载荷不大, 则卸载后压痕保留, 材料无裂纹产生, 表明脆性材料也存在一个塑性变形的区域。从陶瓷材料的磨削过程来看, 控制材料所受载荷就可以实现材料的延性域去除。 图1 弹/塑性压痕模型 从加工过程中所需能量角度来看, 由于产生塑性变形所需要的能量小于产生脆性断裂的, 当磨削深度很小时, 加工所需的能量就很小, 塑性加工就成为可能，因而控制磨削