99氧化鋁陶瓷硬度及脆性分析

　　99氧化鋁陶瓷是指氧化鋁含量高于99%的工程陶瓷，根據國家標準GB/T5593-1999的規(guī)定，99氧化鋁陶瓷材料硬度、強度高、膨脹系數低、并且絕緣、耐磨、耐腐蝕，在機械制造、航空航天、精密儀表、石油化工等領域有廣泛的應用。

　　氧化鋁陶瓷零件通常采用熱壓燒結成型，由于燒結常常會帶來變形和收縮，一般都需要進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大、硬度高、脆性大，裂紋敏感性強，因此，其機械加工難度主要表現在加工硬度和加工脆性上。

　　氧化鋁陶瓷的加工硬度：AL203主要有α、β、γ三種結晶形態(tài)，其中α-AL203結晶形態(tài)中最穩(wěn)定，1300℃時I3和γ結晶幾乎完全轉變?yōu)?alpha;結晶。在α-AL203結晶形態(tài)中鋁離子與氧離子形成的原子鍵多為共價鍵、離子鍵或是它們的混合鍵，因此原子間的結合能很高且具有很強的方向性，其具體表現為材料脆性大、塑性變形小、易產生裂紋；其硬度相當于碳化物硬質合金的硬度，比鋼高好幾倍，通常高純度氧化鋁陶瓷密度可達3980（Kg-m4），抗拉強度達260（MPa)，彈性模量在350-400（GPa）之間，抗壓強度為2930（MPa），特別是其硬度可達99HRA。99氧化鋁陶瓷強度、硬度有所降低，根據我們對實驗樣件的測定，其常溫下硬度也達到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，是由離子鍵或共價鍵所組成的多晶結構，因此斷裂韌性較低，在外部載荷的作用下，應力就會使陶瓷表面產生細微的裂紋，而裂紋則會快速擴展而出現脆性斷裂，因此在氧化鋁陶瓷切削過程中，經常會出現崩豁現象，即在陶瓷表面出現崩裂的小豁口。

　　出現崩豁現象的原因是：

　　(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，由于切削拉應力將切削和相粘結的工件基體一起剝落而形成崩豁現象。需注意的是拉應力越大，造成的崩豁現象就越嚴重，可能會導致整個工件的浪費。