可加工陶瓷在實(shí)際應(yīng)用中，要在一定力學(xué)性能的基礎(chǔ)上具有較好的加工陛和較低的可加工損傷程度。因此，制備可加工陶瓷的一個(gè)前提就是能保證材料的力學(xué)性能。在對(duì)材料進(jìn)行微觀結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的過(guò)程中，必須考慮到這一要求。
玻璃陶瓷的層狀結(jié)構(gòu)是其可加工性的主要來(lái)源。使用高速鋼刀具加工的云母玻璃陶瓷，陶瓷加工精度可達(dá)到±lOum。Tomoko Uno等制得了通過(guò)納米四方ZrO2相變?cè)鲰g使材料表現(xiàn)出很高的抗彎強(qiáng)度（約500MPa）以及高的斷裂韌性(3.2MPa．ml：)。西安交通大學(xué)喬冠軍對(duì)含Ba堿土云母為主晶相的可切削玻璃陶瓷進(jìn)行了研究，該材料抗彎強(qiáng)度盯l，-229MPa，斷裂韌性K1c=2.48MPa．m1/2．鉆孔速度大于7mm／mlri。但是，由于玻璃陶瓷加工部含有大量的玻璃相，在高溫環(huán)境下，尤其是溫度大于800 C時(shí)，玻璃相會(huì)發(fā)生軟化或晶粒變粗。因此，當(dāng)材料在高溫環(huán)境下使用時(shí)，就會(huì)由于內(nèi)部結(jié)構(gòu)的變化導(dǎo)致為學(xué)性能的下降。玻璃陶瓷的這一缺點(diǎn)，限制了其應(yīng)用范圍。
Katsuaki等制得的多孔SiC陶瓷直到1500（都保持良好的強(qiáng)度。但是，由于孔隙的存在，其力學(xué)性能還不夠理想，其抗彎強(qiáng)度與彈性模量分別是200MPa與120GPa。可加工實(shí)驗(yàn)表明這種顯微結(jié)構(gòu)的SiC比一般SiC陶瓷磨削速率提高2.5倍，鉆孔速率提高3倍以上。
Chihiro Kawai等在制備多孔Si3N4陶瓷時(shí)有選擇地生成柱狀B-Si3N4并和普通的多孔柱狀Si3N4進(jìn)行對(duì)比，研究了該梓狀B-Si3N4，陶瓷的力學(xué)性能、熱性能叉其與微觀結(jié)構(gòu)之間的關(guān)系。發(fā)現(xiàn)在孔隙率相同時(shí)，含有柱狀B Si:<, Ni晶粒且在三維力‘向隨機(jī)相接形成閉孔的多孔Si3 Ni陶瓷，其抗彎強(qiáng)度比其他微結(jié)構(gòu)的多孑L陶瓷高。該結(jié)構(gòu)在孔隙率為38. 3%時(shí)，最大彎曲強(qiáng)度為455MPa，并且很容易用合金剛工具加工。
另一種可加工陶瓷TiaSiC2可以像石墨一樣容易加小，無(wú)潤(rùn)滑條件下用高速鋼刀具鉆孔，并且可以車出尺寸精確的陶瓷螺紋。這種材料是金屬與陶瓷的結(jié)合體，既有像金屬一樣優(yōu)良的熱導(dǎo)率、電導(dǎo)率、易加工、質(zhì)軟、耐熱沖擊和高溫下的可塑性，同時(shí)又有陶瓷的抗氧化，耐熱和高溫下保持高強(qiáng)度等特性。Barsoum和EI-RaghyT、制得的Tia SiC2，具有高的斷裂強(qiáng)度：室溫下為600MPa，優(yōu)良的抗熱震性和高于金屬鈦的電導(dǎo)率(4.5×IO5S/m)。
近年來(lái)，隨著納米技術(shù)在材料領(lǐng)域應(yīng)用的日益發(fā)展，人們開始利用納米技術(shù)來(lái)改善材料的可加工性能。新原皓一等在性能優(yōu)異的Si3N4；微米級(jí)的粉體表面利用化學(xué)溶液法，然后氫化還原，從而制備出在納米Si3 N4微粉表面包覆有渦流層狀的納米級(jí)BN的復(fù)合粉體，該復(fù)合粉體經(jīng)熱壓燒結(jié)后，獲得既具有高的力學(xué)性能、優(yōu)異的耐熱沖擊性，同時(shí)又具有良好的可切削性的Si3N4/BN納米復(fù)相陶瓷。
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本文“可加工陶瓷的性能”由科眾陶瓷編輯整理，修訂時(shí)間：2019-03-16 13:51:17
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