一種硼化物陶瓷材料表面磨削的方法
【專利摘要】一種硼化物陶瓷材料表面磨削的方法，它涉及一種硼化物陶瓷材料的磨削方法。本發(fā)明目的是要解決傳統(tǒng)的硼化物陶瓷材料的磨削方法存在磨削效率低的問題，方法：一、超聲清洗，得到清洗后硼化物陶瓷材料；二、表面加熱氧化，得到表面氧化后硼化物陶瓷材料；三、將表面氧化后硼化物陶瓷材料在拋光機(jī)上進(jìn)行磨削處理，即實(shí)現(xiàn)硼化物陶瓷材料表面磨削。優(yōu)點(diǎn)：磨削加工速率提高了50％～300％，減少磨料用量20％～60％。本發(fā)明主要用于硼化物陶瓷材料表面磨削。
【專利說明】一種硼化物陶瓷材料表面磨削的方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種硼化物陶瓷材料的磨削方法。

【背景技術(shù)】
[0002]隨著飛行器性能的不斷提升，飛行器關(guān)鍵熱部位在能夠勝任極端氣動(dòng)熱環(huán)境服役的同時(shí)還需滿足飛行器對熱防護(hù)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)完整性的嚴(yán)格要求，這對熱防護(hù)材料提出了嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。超高溫陶瓷材料被視為一種非常有前途的非燒蝕型結(jié)構(gòu)材料，而以ZrB2、HfB2為代表的硼化物陶瓷材料是超高溫陶瓷材料主要研究方向。硼化物陶瓷材料具有極高的熔點(diǎn)，較高的高溫強(qiáng)度，優(yōu)異的抗氧化燒蝕性能及抗化學(xué)腐蝕性能。由于其出眾的綜合性能，今年來硼化物陶瓷材料受到廣泛關(guān)注，并取得了顯著的研究成果。
[0003]同其他陶瓷材料一樣，硼化物陶瓷材料的本征脆性使得其對表面缺陷極其敏感，較小尺寸的表面缺陷會(huì)造成材料強(qiáng)度顯著下降。而硼化物陶瓷材料及結(jié)構(gòu)件在制備、加工的過程中不可避免的在表面引入大量缺陷，因此十分必要對加工后的材料表面進(jìn)行磨削、拋光。然而硼化物陶瓷材料較高的硬度(>20GPa)使得對其表面進(jìn)行磨削非常困難，對磨料、設(shè)備、磨削參數(shù)也提出了較高的要求。表面磨削已經(jīng)成為限制硼化物陶瓷材料廣泛應(yīng)用的主要因素之一。
[0004]傳統(tǒng)的硼化物陶瓷材料的磨削方法，是通過利用比陶瓷材料硬度更高的磨料來實(shí)現(xiàn)材料表面摩擦、擠壓、切削的過程，達(dá)到減少材料表面粗糙度的目的。整個(gè)磨削過程是個(gè)純機(jī)械過程，磨削效率低。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明目的是要解決傳統(tǒng)的硼化物陶瓷材料的磨削方法存在磨削效率低的問題，而提供一種硼化物陶瓷材料表面磨削的方法。
[0006]一種硼化物陶瓷材料表面磨削的方法，具體是按以下步驟完成的:
[0007]—、超聲清洗:以無水乙醇為清洗劑對硼化物陶瓷材料進(jìn)行超聲清洗5min?60min，得到清洗后硼化物陶瓷材料；
[0008]二、表面加熱氧化:將清洗后硼化物陶瓷材料置于馬弗爐中，從室溫加熱至400?1500°C，并在溫度為400?1500°C下加熱保溫Imin?120min，冷卻至室溫得到表面氧化后硼化物陶瓷材料；
[0009]三、磨削:將表面氧化后硼化物陶瓷材料在拋光機(jī)上，以磨料為金剛石顆?；蛱蓟痤w粒、磨削介質(zhì)為水、拋光機(jī)盤轉(zhuǎn)速為100轉(zhuǎn)/min?1000轉(zhuǎn)/min條件下進(jìn)行磨削處理，即實(shí)現(xiàn)硼化物陶瓷材料表面磨削。
[0010]本發(fā)明優(yōu)點(diǎn):傳統(tǒng)的硼化物陶瓷材料的磨削方法，是通過利用比陶瓷材料硬度更高的磨料來實(shí)現(xiàn)材料表面摩擦、擠壓、切削的過程，達(dá)到減少材料表面粗糙度的目的。整個(gè)磨削過程是個(gè)純機(jī)械過程，磨削效率低。本發(fā)明提供一種硼化物陶瓷材料表面快速磨削方法，將硼化物陶瓷置于有氧高溫環(huán)境下，利用材料表面處的化學(xué)反應(yīng)顯著改變了表面組分、形貌及其基本物化性質(zhì)，通過氧化來實(shí)現(xiàn)材料表面的改性可大大改善硬質(zhì)硼化物陶瓷材料的可磨削性。本發(fā)明所述的硼化物陶瓷材料表面磨削方法與傳統(tǒng)的表面磨削方法相比，磨削加工速率提高了 50%?300%，減少磨料用量20%?60%。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0011]圖1是試驗(yàn)一得到ZrB2-SiC陶瓷材料表面形貌圖。

【具體實(shí)施方式】
[0012]【具體實(shí)施方式】一:本實(shí)施方式是一種硼化物陶瓷材料表面磨削的方法，具體是按以下步驟完成的:
[0013]一、超聲清洗:以無水乙醇為清洗劑對硼化物陶瓷材料進(jìn)行超聲清洗5min?60min，得到清洗后硼化物陶瓷材料；
[0014]二、表面加熱氧化:將清洗后硼化物陶瓷材料置于馬弗爐中，從室溫加熱至400?1500°C，并在溫度為400?1500°C下加熱保溫Imin?120min，冷卻至室溫得到表面氧化后硼化物陶瓷材料；
[0015]三、磨削:將表面氧化后硼化物陶瓷材料在拋光機(jī)上，以磨料為金剛石顆?；蛱蓟痤w粒、磨削介質(zhì)為水、拋光機(jī)盤轉(zhuǎn)速為100轉(zhuǎn)/min?1000轉(zhuǎn)/min條件下進(jìn)行磨削處理，即實(shí)現(xiàn)硼化物陶瓷材料表面磨削。
[0016]本實(shí)施方式是一種硼化物陶瓷材料表面快速磨削方法，將硼化物陶瓷置于有氧高溫環(huán)境下，利用材料表面處的化學(xué)反應(yīng)顯著改變了表面組分、形貌及其基本物化性質(zhì)，通過氧化來實(shí)現(xiàn)材料表面的改性可大大改善硬質(zhì)硼化物陶瓷材料的可磨削性。
[0017]具體來說，ZrB2, HfB2等硼化物陶瓷材料在中低溫短時(shí)間氧化時(shí)，會(huì)在材料表面生成一層較薄的氧化產(chǎn)物，而陶瓷材料內(nèi)部并沒受到影響。表面生成的氧化產(chǎn)物晶粒較細(xì)小、結(jié)構(gòu)疏松，且生成的氧化物的本征硬度遠(yuǎn)低于硼化物。經(jīng)這種中低溫短時(shí)間氧化處理后，極大的提高了硼化物陶瓷材料的磨削效率，降低了對陶瓷表面磨削工藝的要求。
[0018]【具體實(shí)施方式】二:本實(shí)施方式與【具體實(shí)施方式】一的不同點(diǎn)是:步驟一中以無水乙醇為清洗劑對硼化物陶瓷材料進(jìn)行超聲清洗20min?40min，得到清洗后硼化物陶瓷材料。其他與【具體實(shí)施方式】一相同。
[0019]【具體實(shí)施方式】三:本實(shí)施方式與【具體實(shí)施方式】一或二之一不同點(diǎn)是:步驟一中所述的清洗劑與硼化物陶瓷材料的體積比為(4?10):1。其他與【具體實(shí)施方式】一或二相同。
[0020]本實(shí)施方式確定清洗劑與硼化物陶瓷材料的體積比目的是保證將硼化物陶瓷材料清洗干凈。
[0021]【具體實(shí)施方式】四:本實(shí)施方式與【具體實(shí)施方式】一至三之一不同點(diǎn)是:步驟一中所的硼化物陶瓷材料為硼化物陶瓷制品或含硼化物陶瓷結(jié)構(gòu)件。其他與【具體實(shí)施方式】一至三相同。
[0022]【具體實(shí)施方式】五:本實(shí)施方式與【具體實(shí)施方式】一至四之一不同點(diǎn)是:步驟二中將清洗后硼化物陶瓷材料置于馬弗爐中，從室溫加熱至600?1400°C，并在溫度為600?1400°C下加熱保溫30min?90min，冷卻至室溫得到表面氧化后硼化物陶瓷材料。其他與【具體實(shí)施方式】一至四相同。
[0023]【具體實(shí)施方式】六:本實(shí)施方式與【具體實(shí)施方式】一至五之一不同點(diǎn)是:步驟三中將表面氧化后硼化物陶瓷材料在拋光機(jī)上，以磨料為金剛石顆?；蛱蓟痤w粒、磨削介質(zhì)為水、拋光機(jī)盤轉(zhuǎn)速為200轉(zhuǎn)/min?800轉(zhuǎn)/min條件下進(jìn)行磨削處理，即實(shí)現(xiàn)硼化物陶瓷材料表面磨削。其他與【具體實(shí)施方式】一至五相同。
[0024]【具體實(shí)施方式】七:本實(shí)施方式與【具體實(shí)施方式】一至六之一不同點(diǎn)是:步驟三中所述的磨料顆粒尺寸為0.5微米?10微米。其他與【具體實(shí)施方式】一至六相同。
[0025]本
【發(fā)明內(nèi)容】
不僅限于上述各實(shí)施方式的內(nèi)容，其中一個(gè)或幾個(gè)【具體實(shí)施方式】的組合同樣也可以實(shí)現(xiàn)發(fā)明的目的。
[0026]采用下述試驗(yàn)驗(yàn)證本發(fā)明效果
[0027]試驗(yàn)一:一種硼化物陶瓷材料表面磨削的方法，具體是按以下步驟完成的:
[0028]一、超聲清洗:以10mL無水乙醇為清洗劑對30個(gè)尺寸為3mmX4mmX36mm的ZrB2-SiC陶瓷制品進(jìn)行超聲清洗20min，得到清洗后硼化物陶瓷材料；
[0029]二、表面加熱氧化:將清洗后硼化物陶瓷材料置于馬弗爐中，從室溫加熱至800°C，并在溫度為800°C下加熱保溫30min，冷卻至室溫得到表面氧化后硼化物陶瓷材料；
[0030]三、磨削:將表面氧化后硼化物陶瓷材料在拋光機(jī)上，以磨料為碳化硼顆粒、磨削介質(zhì)為水、拋光機(jī)盤轉(zhuǎn)速為500轉(zhuǎn)/min條件下進(jìn)行磨削處理，即實(shí)現(xiàn)硼化物陶瓷材料表面磨削。
[0031]本試驗(yàn)步驟三中所述的磨料顆粒尺寸為10微米。
[0032]傳統(tǒng)的磨削方法:
[0033]將30個(gè)尺寸為3mmX4mmX36mm的ZrB2-SiC陶瓷制品在拋光機(jī)上，以磨料為碳化硼顆粒、磨削介質(zhì)為水、拋光機(jī)盤轉(zhuǎn)速為500轉(zhuǎn)/min條件下進(jìn)行磨削處理，即實(shí)現(xiàn)硼化物陶瓷材料表面磨削，所述的磨料顆粒尺寸為10微米。
[0034]傳統(tǒng)的磨削方法與試驗(yàn)一相比，ZrB2-SiC陶瓷制品沒有經(jīng)過超聲清洗和表面加熱氧化直接進(jìn)行磨削，試驗(yàn)一 ZrB2-SiC陶瓷制品磨削方法磨削速率為37cm2/小時(shí)，而傳統(tǒng)的磨削方法磨削速率為14cm2/小時(shí)，磨削速率提高幅度為164%，通過磨削前后碳化硼顆粒質(zhì)量變化來估算，可知碳化硼顆粒用量節(jié)省45 %。
[0035]利用掃描電子顯微鏡對試驗(yàn)一得到ZrB2-SiC陶瓷材料進(jìn)行表征，如圖1所示，圖1是試驗(yàn)一得到ZrB2-SiC陶瓷材料表面形貌圖，通過圖1試驗(yàn)一得到ZrB2-SiC陶瓷材料通過加熱氧化處理后，可以發(fā)現(xiàn)材料表面生成大量細(xì)小的ZrO2晶粒，其微觀結(jié)構(gòu)疏松不致密，且硬度較低，有利于材料表面的磨削。
[0036]試驗(yàn)二:本試驗(yàn)與試驗(yàn)一的不同點(diǎn)是:步驟二中將清洗后硼化物陶瓷材料置于馬弗爐中，從室溫加熱至1000°c，并在溫度為1000°c下加熱保溫40min，冷卻至室溫得到表面氧化后硼化物陶瓷材料。其它步驟及參數(shù)與試驗(yàn)一相同。
[0037]傳統(tǒng)的磨削方法:
[0038]將30個(gè)尺寸為3mmX4mmX36mm的ZrB2-SiC陶瓷制品在拋光機(jī)上，以磨料為碳化硼顆粒、磨削介質(zhì)為水、拋光機(jī)盤轉(zhuǎn)速為500轉(zhuǎn)/min條件下進(jìn)行磨削處理，即實(shí)現(xiàn)硼化物陶瓷材料表面磨削，所述的磨料顆粒尺寸為10微米。
[0039]試驗(yàn)二 ZrB2-SiC陶瓷制品磨削方法磨削速率為40cm2/小時(shí)，而傳統(tǒng)的磨削方法磨削速率為14cm2/小時(shí)，磨削速率提高幅度為186%，通過磨削前后碳化硼顆粒質(zhì)量變化來估算，碳化硼顆粒用量節(jié)省45%。
[0040]試驗(yàn)三:本試驗(yàn)與試驗(yàn)一的不同點(diǎn)是:步驟三中將表面氧化后硼化物陶瓷材料在拋光機(jī)上，以磨料為碳化硼顆粒、磨削介質(zhì)為水、拋光機(jī)盤轉(zhuǎn)速為300轉(zhuǎn)/min條件下進(jìn)行磨削處理，即實(shí)現(xiàn)硼化物陶瓷材料表面磨削；步驟三中所述的磨料顆粒尺寸為2微米。其它步驟及參數(shù)與試驗(yàn)一相同。
[0041]傳統(tǒng)的磨削方法:
[0042]將30個(gè)尺寸為3mmX4mmX36mm的ZrB2-SiC陶瓷制品在拋光機(jī)上，以磨料為碳化硼顆粒、磨削介質(zhì)為水、拋光機(jī)盤轉(zhuǎn)速為300轉(zhuǎn)/min條件下進(jìn)行磨削處理，即實(shí)現(xiàn)硼化物陶瓷材料表面磨削，所述的磨料顆粒尺寸為2微米。
[0043]試驗(yàn)三ZrB2-SiC陶瓷制品磨削方法磨削速率為28cm2/小時(shí)，而傳統(tǒng)的磨削方法磨削速率為12cm2/小時(shí)，磨削速率提高幅度為133%，通過磨削前后碳化硼顆粒質(zhì)量變化來估算，碳化硼顆粒用量節(jié)省40%。
[0044]試驗(yàn)四:本試驗(yàn)與試驗(yàn)一的不同點(diǎn)是:步驟一中以45mL無水乙醇為清洗劑對10個(gè)尺寸為015mm - 3mm的ZrB2-SiC陶瓷制品進(jìn)行超聲清洗20min,得到清洗后硼化物陶瓷材料。其它步驟及參數(shù)與試驗(yàn)一相同。
[0045]傳統(tǒng)的磨削方法:
[0046]將10個(gè)尺寸為015mm x 3mtn的ZrB2-SiC陶瓷制品在拋光機(jī)上，以磨料為碳化硼顆粒、磨削介質(zhì)為水、拋光機(jī)盤轉(zhuǎn)速為500轉(zhuǎn)/min條件下進(jìn)行磨削處理，即實(shí)現(xiàn)硼化物陶瓷材料表面磨削，所述的磨料顆粒尺寸為10微米。
[0047]試驗(yàn)四ZrB2-SiC陶瓷制品磨削方法磨削速率為43cm2/小時(shí)，而傳統(tǒng)的磨削方法磨削速率為18cm2/小時(shí)，磨削速率提高幅度為139%，通過磨削前后碳化硼顆粒質(zhì)量變化來估算，碳化硼顆粒用量節(jié)省41 %。
[0048]試驗(yàn)五:一種硼化物陶瓷材料表面磨削的方法，具體是按以下步驟完成的:
[0049]一、超聲清洗:以18mL無水乙醇為清洗劑對5個(gè)尺寸為3mmX4mmX 36mm的HfB2陶瓷制品進(jìn)行超聲清洗20min，得到清洗后硼化物陶瓷材料；
[0050]二、表面加熱氧化:將清洗后硼化物陶瓷材料置于馬弗爐中，從室溫加熱至1400°C，并在溫度為1400°C下加熱保溫5min，冷卻至室溫得到表面氧化后硼化物陶瓷材料；
[0051]三、磨削:將表面氧化后硼化物陶瓷材料在拋光機(jī)上，以磨料為碳化硼顆粒、磨削介質(zhì)為水、拋光機(jī)盤轉(zhuǎn)速為500轉(zhuǎn)/min條件下進(jìn)行磨削處理，即實(shí)現(xiàn)硼化物陶瓷材料表面磨削。
[0052]本試驗(yàn)步驟三中所述的磨料顆粒尺寸為10微米。
[0053]傳統(tǒng)的磨削方法:
[0054]將5個(gè)尺寸為3mmX4mmX36mm的HfB2陶瓷制品在拋光機(jī)上，以磨料為碳化硼顆粒、磨削介質(zhì)為水、拋光機(jī)盤轉(zhuǎn)速為500轉(zhuǎn)/min條件下進(jìn)行磨削處理，即實(shí)現(xiàn)硼化物陶瓷材料表面磨削，所述的磨料顆粒尺寸為10微米。
[0055]試驗(yàn)五HfB2陶瓷制品磨削方法磨削速率為30cm2/小時(shí)，而傳統(tǒng)的磨削方法磨削速率為12cm2/小時(shí)，磨削速率提高幅度為150%，通過磨削前后碳化硼顆粒質(zhì)量變化來估算，碳化硼顆粒用量節(jié)省30%。
[0056]試驗(yàn)六:一種硼化物陶瓷材料表面磨削的方法，具體是按以下步驟完成的:
[0057]一、超聲清洗:以10mL無水乙醇為清洗劑對30個(gè)尺寸為3mmX4mmX36mm的ZrB2-SiC-ZrC陶瓷制品進(jìn)行超聲清洗20min，得到清洗后硼化物陶瓷材料；
[0058]二、表面加熱氧化:將清洗后硼化物陶瓷材料置于馬弗爐中，從室溫加熱至800°C，并在溫度為800°C下加熱保溫30min，冷卻至室溫得到表面氧化后硼化物陶瓷材料；
[0059]三、磨削:將表面氧化后硼化物陶瓷材料在拋光機(jī)上，以磨料為金剛石顆粒、磨削介質(zhì)為水、拋光機(jī)盤轉(zhuǎn)速為500轉(zhuǎn)/min條件下進(jìn)行磨削處理，即實(shí)現(xiàn)硼化物陶瓷材料表面磨削。
[0060]本試驗(yàn)步驟三中所述的磨料顆粒尺寸為I微米。
[0061]傳統(tǒng)的磨削方法:
[0062]將5個(gè)尺寸為3mmX4mmX36mm的ZrB2-SiC-ZrC陶瓷制品在拋光機(jī)上，以磨料為金剛石顆粒、磨削介質(zhì)為水、拋光機(jī)盤轉(zhuǎn)速為500轉(zhuǎn)/min條件下進(jìn)行磨削處理，即實(shí)現(xiàn)硼化物陶瓷材料表面磨削，所述的磨料顆粒尺寸為I微米。
[0063]試驗(yàn)六ZrB2-SiC-ZrC陶瓷制品磨削方法磨削速率為32cm2/小時(shí)，而傳統(tǒng)的磨削方法磨削速率為15cm2/小時(shí)，磨削速率提高幅度為113%，通過磨削前后金剛石顆粒質(zhì)量變化來估算，金剛石顆粒用量節(jié)省37%。
[0064]試驗(yàn)七:一種硼化物陶瓷材料表面磨削的方法，具體是按以下步驟完成的:
[0065]一、超聲清洗:以15mL無水乙醇為清洗劑對I個(gè)尺寸為30mmX 30mmX 2mm的ZrB2-SiC-C陶瓷制品進(jìn)行超聲清洗30min，得到清洗后硼化物陶瓷材料；
[0066]二、表面加熱氧化:將清洗后硼化物陶瓷材料置于馬弗爐中，從室溫加熱至800°C，并在溫度為800°C下加熱保溫lOmin，冷卻至室溫得到表面氧化后硼化物陶瓷材料；
[0067]三、磨削:將表面氧化后硼化物陶瓷材料在拋光機(jī)上，以磨料為碳化硼顆粒、磨削介質(zhì)為水、拋光機(jī)盤轉(zhuǎn)速為500轉(zhuǎn)/min條件下進(jìn)行磨削處理，即實(shí)現(xiàn)硼化物陶瓷材料表面磨削。
[0068]本試驗(yàn)步驟三中所述的磨料顆粒尺寸為10微米。
[0069]傳統(tǒng)的磨削方法:
[0070]將I個(gè)尺寸為30mmX 30mmX 2mm的ZrB2-SiC-C陶瓷制品在拋光機(jī)上，以磨料為碳化硼顆粒、磨削介質(zhì)為水、拋光機(jī)盤轉(zhuǎn)速為500轉(zhuǎn)/min條件下進(jìn)行磨削處理，即實(shí)現(xiàn)硼化物陶瓷材料表面磨削，所述的磨料顆粒尺寸為10微米。
[0071]試驗(yàn)七ZrB2-SiC-C陶瓷制品磨削方法磨削速率為55cm2/小時(shí)，而傳統(tǒng)的磨削方法磨削速率為15cm2/小時(shí)，磨削速率提高幅度為267%，通過磨削前后碳化硼顆粒質(zhì)量變化來估算，碳化硼顆粒用量節(jié)省55%。
[0072]試驗(yàn)八:一種硼化物陶瓷材料表面磨削的方法，具體是按以下步驟完成的:
[0073]一、超聲清洗:以75mL無水乙醇為清洗劑對15個(gè)尺寸為020mm x 2mm的TiB2陶瓷制品進(jìn)行超聲清洗20min，得到清洗后硼化物陶瓷材料；
[0074]二、表面加熱氧化:將清洗后硼化物陶瓷材料置于馬弗爐中，從室溫加熱至600°C，并在溫度為600°C下加熱保溫120min，冷卻至室溫得到表面氧化后硼化物陶瓷材料；
[0075]三、磨削:將表面氧化后硼化物陶瓷材料在拋光機(jī)上，以磨料為碳化硼顆粒、磨削介質(zhì)為水、拋光機(jī)盤轉(zhuǎn)速為800轉(zhuǎn)/min條件下進(jìn)行磨削處理，即實(shí)現(xiàn)硼化物陶瓷材料表面磨削。
[0076]本試驗(yàn)步驟三中所述的磨料顆粒尺寸為10微米。
[0077]傳統(tǒng)的磨削方法:
[0078]將15個(gè)尺寸為020mm x 2mm的TiB2陶瓷制品在拋光機(jī)上，以磨料為碳化硼顆粒、磨削介質(zhì)為水、拋光機(jī)盤轉(zhuǎn)速為800轉(zhuǎn)/min條件下進(jìn)行磨削處理，即實(shí)現(xiàn)硼化物陶瓷材料表面磨削，所述的磨料顆粒尺寸為10微米。
[0079]試驗(yàn)八TiB2陶瓷制品磨削方法磨削速率為80cm2/小時(shí)，而傳統(tǒng)的磨削方法磨削速率為35cm2/小時(shí)，磨削速率提高幅度為129%，通過磨削前后碳化硼顆粒質(zhì)量變化來估算，碳化硼顆粒用量節(jié)省33%。
[0080]試驗(yàn)九:一種硼化物陶瓷材料表面磨削的方法，具體是按以下步驟完成的:
[0081]一、超聲清洗:以15mL無水乙醇為清洗劑對20個(gè)尺寸為2mmX 3mmX 16mm的HfB2-SiC陶瓷制品進(jìn)行超聲清洗20min，得到清洗后硼化物陶瓷材料；
[0082]二、表面加熱氧化:將清洗后硼化物陶瓷材料置于馬弗爐中，從室溫加熱至900°C，并在溫度為900°C下加熱保溫30min，冷卻至室溫得到表面氧化后硼化物陶瓷材料；
[0083]三、磨削:將表面氧化后硼化物陶瓷材料在拋光機(jī)上，以磨料為金剛石顆粒、磨削介質(zhì)為水、拋光機(jī)盤轉(zhuǎn)速為500轉(zhuǎn)/min條件下進(jìn)行磨削處理，即實(shí)現(xiàn)硼化物陶瓷材料表面磨削。
[0084]本試驗(yàn)步驟三中所述的磨料顆粒尺寸為5微米。
[0085]傳統(tǒng)的磨削方法:
[0086]將20個(gè)尺寸為2mmX3mmX 16mm的HfB2-SiC陶瓷制品在拋光機(jī)上，以磨料為金剛石顆粒、磨削介質(zhì)為水、拋光機(jī)盤轉(zhuǎn)速為500轉(zhuǎn)/min條件下進(jìn)行磨削處理，即實(shí)現(xiàn)硼化物陶瓷材料表面磨削，所述的磨料顆粒尺寸為5微米。
[0087]試驗(yàn)九HfB2-SiC陶瓷制品磨削方法磨削速率為25cm2/小時(shí)，而傳統(tǒng)的磨削方法磨削速率為1cm2/小時(shí)，磨削速率提高幅度為150%，通過磨削前后金剛石顆粒質(zhì)量變化來估算，金剛石顆粒用量節(jié)省40%。
[0088]試驗(yàn)十:一種硼化物陶瓷材料表面磨削的方法，具體是按以下步驟完成的:
[0089]一、超聲清洗:以300mL無水乙醇為清洗劑對I個(gè)尺寸為20mmX30mmX60mm的ZrB2-MoSi2-SiC陶瓷制品進(jìn)行超聲清洗20min，得到清洗后硼化物陶瓷材料；
[0090]二、表面加熱氧化:將清洗后硼化物陶瓷材料置于馬弗爐中，從室溫加熱至1200°C，并在溫度為1200°C下加熱保溫30min，冷卻至室溫得到表面氧化后硼化物陶瓷材料；
[0091]三、磨削:將表面氧化后硼化物陶瓷材料在拋光機(jī)上，以磨料為碳化硼顆粒、磨削介質(zhì)為水、拋光機(jī)盤轉(zhuǎn)速為200轉(zhuǎn)/min條件下進(jìn)行磨削處理，即實(shí)現(xiàn)硼化物陶瓷材料表面磨削。
[0092]本試驗(yàn)步驟三中所述的磨料顆粒尺寸為5微米。
[0093]傳統(tǒng)的磨削方法:
[0094]將I個(gè)尺寸為20_X30_X60_的ZrB2-MoSi2-SiC陶瓷制品在拋光機(jī)上，以磨料為碳化硼顆粒、磨削介質(zhì)為水、拋光機(jī)盤轉(zhuǎn)速為200轉(zhuǎn)/min條件下進(jìn)行磨削處理，即實(shí)現(xiàn)硼化物陶瓷材料表面磨削，所述的磨料顆粒尺寸為5微米。
[0095] 試驗(yàn)十ZrB2-MoSi2-SiC陶瓷制品磨削方法磨削速率為15cm2/小時(shí)，而傳統(tǒng)的磨削方法磨削速率為8cm2/小時(shí)，磨削速率提高幅度為88%，通過磨削前后金剛石顆粒質(zhì)量變化來估算，碳化硼顆粒用量節(jié)省20%。
【權(quán)利要求】
1.一種硼化物陶瓷材料表面磨削的方法，其特征在于硼化物陶瓷材料表面磨削的方法是按以下步驟完成的: 一、超聲清洗:以無水乙醇為清洗劑對硼化物陶瓷材料進(jìn)行超聲清洗5min?60min，得到清洗后硼化物陶瓷材料； 二、表面加熱氧化:將清洗后硼化物陶瓷材料置于馬弗爐中，從室溫加熱至400?1500°C，并在溫度為400?1500°C下加熱保溫Imin?120min，冷卻至室溫得到表面氧化后硼化物陶瓷材料； 三、磨削:將表面氧化后硼化物陶瓷材料在拋光機(jī)上，以磨料為金剛石顆粒或碳化硼顆粒、磨削介質(zhì)為水、拋光機(jī)盤轉(zhuǎn)速為100轉(zhuǎn)/min?1000轉(zhuǎn)/min條件下進(jìn)行磨削處理，即實(shí)現(xiàn)硼化物陶瓷材料表面磨削。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種硼化物陶瓷材料表面磨削的方法，其特征在于步驟一中以無水乙醇為清洗劑對硼化物陶瓷材料進(jìn)行超聲清洗20min?40min，得到清洗后硼化物陶瓷材料。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種硼化物陶瓷材料表面磨削的方法，其特征在于步驟一中所述的清洗劑與硼化物陶瓷材料的體積比為(4?10):1。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種硼化物陶瓷材料表面磨削的方法，其特征在于步驟一中所的硼化物陶瓷材料為硼化物陶瓷制品或含硼化物陶瓷結(jié)構(gòu)件。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種硼化物陶瓷材料表面磨削的方法，其特征在于步驟二中將清洗后硼化物陶瓷材料置于馬弗爐中，從室溫加熱至600?1400°C，并在溫度為600?1400°C下加熱保溫30min?90min,冷卻至室溫得到表面氧化后硼化物陶瓷材料。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種硼化物陶瓷材料表面磨削的方法，其特征在于步驟三中將表面氧化后硼化物陶瓷材料在拋光機(jī)上，以磨料為金剛石顆粒或碳化硼顆粒、磨削介質(zhì)為水、拋光機(jī)盤轉(zhuǎn)速為200轉(zhuǎn)/min?800轉(zhuǎn)/min條件下進(jìn)行磨削處理，即實(shí)現(xiàn)硼化物陶瓷材料表面磨削。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種硼化物陶瓷材料表面磨削的方法，其特征在于步驟三中所述的磨料顆粒尺寸為0.5微米?10微米。
【文檔編號】B24B1/00GK104191319SQ201410443022
【公開日】2014年12月10日 申請日期:2014年9月2日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月2日
【發(fā)明者】張幸紅, 李寧, 韓文波, 胡平, 高家興, 安玉民, 桂凱旋 申請人:哈爾濱工業(yè)大學(xué)