激光 M1 M3
M2
工件 刀具
10
0
M4
18
0
激光加工原理示意图
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6.2.4 超声波加工（ultrasonic machining）
超声波磨削加工是利用工具端面作超声频振动，通过 磨料悬浮液加工硬脆材料的一种加工方法。加工原理如图 所示。
超声波发生器
特点： （1）适合加工各种硬脆材料，特别是不 导电的非金属材料 （2）加工设备结果简单，操作、维修方便 （3）可以得到高质量的表面，而且可以 加工薄壁、窄缝零件 超声波加工机理
压力 磨粒 研磨液
压力 磨粒
工件
工件研具 (a)源自研具 (b)研磨加工示意图
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②研磨过程材料剥离的机理主要是以滚碾破碎为主。磨粒越粗，材料剥离率越大， 研磨效率越高，但表面粗糙度增大；磨粒硬度越高，研磨效率越高，但却容易使球 面出现机械损伤，导致表面粗糙度相对较低。 ③研磨工程陶瓷用的磨料一般采用B4C和金刚石粉，磨料粒度范围为250~600目，冷 却液可选用煤油或机油。但对于较大尺寸的制品，不适合采用端面研磨机加工，通常 采用研磨砂布进行加工。
（4）工具电极与工件被加工表面之间要始终保持一定的放电间隙 绝缘陶瓷的电火花放电加工原理示意图和高速电火花穿孔机原理示意图如下 高压工作液 图所示
管电极
导电器
工作元件
电火花加工示意图
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高速电火花穿孔机原理示意图
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6.2.2 电子束加工
电子束加工（electron beam machining）是在真空的条件下，利用聚焦后能量 密度极高（106~109W/cm2）的电子束，以极高的速度冲击到工件表面极小的面 积上，在极短的时间（几分之一微秒）内，其能量的大部分转变为热能，使被冲 击的大部分的工件材料达到数千度以上的高温，从而引起材料的局部融化或气化。 下图为电子束加工工作原理示意图。 特点： ①工件变形小、效率高、清洁 ②制电子束能量密度的大小与 能量注入时间，达到热处理， 焊接，打孔，切割等加工目的 ③光刻加工
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二、陶瓷的抛光（polishing）
①抛光是使用微细磨粒弹塑性的抛光机对工件表面进行摩擦使工件表面产生 塑性流动，生成细微的切屑，材料的剥离基本上是在弹性的范围内进行。 ②抛光的方法：一般的抛光使用软质、富于弹性或粘弹性的材料和微粉磨料。 ③抛光加工的用途：它是制备许多精密零件如硅芯片、集成电路基板、精密 机电零件等的重要工艺。 ④抛光时在加工面上产生的凹凸，或加工变质层极薄，所以尺寸形状精度和 表面粗糙度比研磨高。
6.1.1 陶瓷的切削加工（cutting）
一、陶瓷材料的切削加工特点
（1）陶瓷材料具有很高的硬度、耐磨性，对于一般工程陶 瓷的切削，只有超
硬 刀具材料才能够胜任 （2）陶瓷材料是典型的硬脆材料
（3）陶瓷材料的切削特性由于材料种类、制备工艺 二、陶瓷材料的切削加工
（1）选择切削性能优良的新型切削刀具 （2）选择合适的刀具几何参数 （3）切削用量的选择 （4）设计的专用夹具、缓冲震动、施冷却润滑
l1
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l3
l4
釉料受热变化的行为
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二、釉的高温粘度（viscosity）
（1）釉的高温粘度对釉面质量的影响：如果粘度过小，引起堆釉、
流釉或干釉等缺陷并易使装饰纹样模糊或消失；如果粘度过大，会使釉 面出现桔釉或光泽度差等缺陷。 （2）影响釉高温粘度的主要因素：①配方中助熔剂种类及含量；② 烧成温度 （3）釉的高温粘度测定：首先用5g釉粉加工成圆球或小圆柱体，然 后将该釉粉试样置于以45度角放置的瓷质粘度测定板的圆槽中，试样在 高温炉中升温至成熟温度，然后冷却并取出试样测定其在流动槽中的流 动长度L，它即代表着釉的粘度大小。
磨削 珩磨 固结磨料加工 超精加工 纱布砂纸加工 磨料加工 机械 悬浮磨料加工 抛光 滚筒抛光 刀具加工 蚀刻 化学研磨 化学抛光 光刻 电解研磨 电解抛光 电火花加工 电子束加工 离子束加工 等离子体加工 激光加工 切削加工 切割 研磨 超声波加工
化学
光化学 电化学
电学
光学
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第二节 陶瓷的特种加工技术
6.2.1 电火花加工 电火花加工的原理是基于工件和工具（正、负电极）之间脉冲性火花放电时 的电腐蚀现象来蚀除（corrosion removing）多余的金属，以达到对零件的尺寸、 形状以及表面质量预定的加工要求。下图为放电加工示意图
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四、釉的力学性能 （1）釉层的强度：釉面机械强度与釉、坯之间的应力分布有很大关系。 （2）釉的弹性：
釉的弹性对釉面质量的影响：如果釉的弹性很小，有裂纹产生；
釉的弹性大可以缓解机械外应力的破坏作用。 釉的组成对弹性的影响：配方中引入离子半径较大、电荷较低的 金属氧化物（如Na2O、K2O等）可使弹性模量减少，而弹性值 增大；反之，引入离子半径小、极化能力强的金属化合物（BeO、 MgO、Li2O等）则使弹性提高釉的弹性模量，使釉的弹性减小。 （3）釉面硬度：
透明釉、乳浊釉、画釉、结晶釉、纹理釉、无光釉、腊光釉、
荧光釉、香味釉、金属光泽釉、彩虹釉、抗菌釉、自洁釉等。 （5）按釉的用途划分： 装饰釉、电瓷釉、化学瓷釉、面釉、底釉、钧釉等。
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6.3.2 釉的特点和性质
一、釉的熔融性能 （1）釉的熔融温度范围 ①定义：我们把釉随着温度的升高，从开始出现液相的始熔温度到完全成为液相的 流淌温度之间的温度区域范围称为釉的熔融温度范围。 ②釉的始熔温度和流淌温度的测定： 釉的熔融性质通常用高温显微镜测定。首先，将待测釉料制作成高度和直径均为 3mm的圆柱体，并置于高温电炉中加热升温，升温速度为8~10℃/mm，对釉料受热 变化的行为照相记录，如下图。
工作台 栅极 阳极 电子束 工作室 电磁透镜 偏转线圈 排气系统 灯丝 电源
电子束加工工作原理示意图
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6.2.3 激光加工（laser machining）
① 原理：激光加工是利用能量密度极高的激光束 照射到被加工陶瓷工件表面上，工件局部表面吸收 激光能量，使自身温度上升，从而能够改变工件表 面的结构和性能，甚至造成不可逆的破坏。 材料在高温、熔融、汽化和冲击波的作用下被 蚀除，从而进行打孔、画线、切割以及表面处理等 加工。 ② 特点： （1）加工速度快、无噪声，能实现各种复杂面型 的高精度的加工目的。 （2）可以进行微区加工，也可以进行选择性加工 （3）因此其热影响区很小 （4）大气中进行，便于大工件加工 （5）数控机床机器人连接起来构成各种加工系统。 （6）难保证重复精度和表面粗糙度；设备复杂昂 贵，加工成本高。
磨料液
换能器 聚能器 变幅杆 工具 工件
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第三节 施釉
陶瓷的施釉是指通过高温的方式，在陶瓷体表面上附着一层玻璃态层物质。 施釉的目的在于改善坯体的表面物理性能和化学性能，同时增加产品的美感，提
高产品的使用性能。
6.3.1釉的作用与分类
一、釉的作用 （1）釉能够提高瓷体的表面光洁度。 （2）釉可提高瓷件的力学性能和热学性能。 （3）提高瓷件的电性能，如压电、介电和绝缘性能。
（4）改善瓷体的化学性能。
（5）使瓷件与金属之间形成牢固的结合。 （6）釉可以增加瓷器的美感，艺术釉还能够增加陶瓷制品的艺术附加
值，提高其艺术欣赏价值。
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二、釉的分类 （1）按釉中主要助熔物划分： 如铅釉、石灰釉、长石釉等。 （2）按釉的制备方法划分：
磨粒 工件 金属材料 工件 陶瓷材料
磨粒
裂纹
旋转方向
磨粒
陶瓷材料和金属材料的磨削机理
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二、磨削加工设备 ① 砂轮（grinding wheel）和磨料（abrasives）的选择
② 磨削工艺及条件的选择
a砂轮磨削速度 b工件给进速度（feeding speed）
②影响因素： 釉面光泽度与釉面的折射率、烧成制度有关。反射率R提高，则光泽度越大；
在釉中增加高折射率的金属氧化物，如PbO、ZnO有利于使折射率增大，同
时可以提高釉面的密度，从另一方面来提高釉面的光泽度。
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6.3.3 施釉工艺
一、基本施釉方法 （1）浸釉法：即将产品用手工全部浸入釉料中，使之附着一层釉浆 （2）喷釉法：喷釉法是利用压缩空气将釉浆喷成雾状，使粘附于坯体上 （3）浇釉法：将釉浆浇到坯体上以形成釉层 （4）刷釉法：用于在同一坯体上施几种不同釉料
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三、釉的膨胀系数及坯釉膨胀系数的适应性 （1）坯釉膨胀系数互不适应时的两种表现： 当α釉>α坯时：冷却时釉层会受到坯体所给予的拉伸应力作用，即在釉层中 产生张应力。当此张应力超过釉层的抗张应力极限时，釉层被拉断形成釉裂。 当α釉<α坯时：冷却时坯层收缩大于釉层，使釉层受到压应力作用，当此压 应力超过一定极限时即发生釉层的剥落现象，即剥釉。 （2）膨胀系数的选择确定：对于有釉面的陶瓷制品，一般希望釉的膨胀系数 比坯体的略小（两者差值为1.0×10-6/℃左右较佳）。
影响釉硬度的因素：釉的组成，在釉层中适当增加Al2O3、B2O3、