引用本文：王奔, 唐家杰, 楚閎迪, 張棋. 砂輪種類及冷卻方式對SiCf/SiC陶瓷基復合材料磨削質量的影響[J]. 金剛石與磨料磨具工(gong)程(cheng), 2025, 45(2): 163-175.

       WANG Ben, TANG Jiajie, CHU Hongdi, ZHANG Qi. Effect of grinding wheel type and cooling method on grinding quality of SiCf/SiC ceramic matrix composites[J]. Diamond & Abrasives Engineering, 2025, 45(2): 163-175.

       doi:10.13394/j.cnki.jgszz.2024.0008

       全文信息
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       研究背景

       SiCf/SiC陶瓷基復合材料（CMC）是由碳化硅纖維增強碳化硅基體構成的高性能材料，兼具優異的機械性能與熱化學穩定性。其特性包括低密度、高比強度/剛度、耐磨損、抗熱震和良好的斷裂韌性，已廣泛應用于航空發動機熱端部件。然而，該材料的各向異性和加工難度導致制造成本較高，制約了其工業化應用。

       針對加工難題，特種加工技術展現出潛力：電火花加工存在導電性差和材料去除率低的問題；激光加工易產生熱損傷和幾何缺陷；超聲輔助加工雖能改善表面質量，但受臨界速度限制且作用機制尚不明確。目前傳統磨削仍是主流工藝，相關研究已揭示材料去除機理：主要呈現脆性斷裂特征，具體形式包括基體破碎、纖維斷裂及界面脫粘等金剛石砂輪（特別是電鍍和燒結型）被證明是最佳加工工具，其中電鍍砂輪性價比突出，燒結砂輪則適用于高精度加工。本研究采用電鍍/燒結金剛石砂輪，通過正交試驗系統探究干式與水冷卻磨削對SiCf/SiC加工質量的影響，為解決該材料精密加工難題提供新依據。
       研究摘要

       SiCf/SiC陶瓷基復合材料由于其耐高溫和高比強度的特性，已成為航空發動機用先進材料之一。然而，作為一種難加工的硬脆材料，提高其加工質量和效率是當前研究的關鍵問題。采用電鍍和燒結金剛石砂輪，在有無冷卻液的條件下進行正交磨削試驗，以磨削力、工件表面粗糙度和砂輪磨損程度為評價指標，探究不同砂輪種類及冷卻方式對SiCf/SiC陶瓷基復合材料磨削加工質量的影響。

       結(jie)(jie)果(guo)表(biao)明(ming)：采(cai)用燒(shao)(shao)結(jie)(jie)金(jin)剛(gang)(gang)(gang)石(shi)(shi)砂(sha)輪(lun)磨(mo)(mo)(mo)削(xue)(xue)加(jia)工復(fu)(fu)合(he)(he)材料(liao)(liao)可得到更好的(de)(de)表(biao)面(mian)質(zhi)量和較(jiao)低(di)的(de)(de)磨(mo)(mo)(mo)削(xue)(xue)力，同時采(cai)用冷(leng)卻液輔助(zhu)磨(mo)(mo)(mo)削(xue)(xue)會降(jiang)低(di)工件(jian)(jian)表(biao)面(mian)粗(cu)(cu)糙(cao)度；由于電鍍金(jin)剛(gang)(gang)(gang)石(shi)(shi)砂(sha)輪(lun)在(zai)受到較(jiao)大磨(mo)(mo)(mo)削(xue)(xue)力時其金(jin)剛(gang)(gang)(gang)石(shi)(shi)磨(mo)(mo)(mo)粒更易出現成片剝落現象，其使(shi)(shi)用結(jie)(jie)果(guo)與燒(shao)(shao)結(jie)(jie)金(jin)剛(gang)(gang)(gang)石(shi)(shi)砂(sha)輪(lun)的(de)(de)相反，且電鍍金(jin)剛(gang)(gang)(gang)石(shi)(shi)砂(sha)輪(lun)的(de)(de)磨(mo)(mo)(mo)損形式(shi)(shi)除(chu)磨(mo)(mo)(mo)粒損耗外還包括磨(mo)(mo)(mo)粒的(de)(de)燒(shao)(shao)傷、脫落等。當粗(cu)(cu)加(jia)工SiCf/SiC陶(tao)瓷基復(fu)(fu)合(he)(he)材料(liao)(liao)時，應在(zai)干(gan)式(shi)(shi)磨(mo)(mo)(mo)削(xue)(xue)條件(jian)(jian)下使(shi)(shi)用電鍍金(jin)剛(gang)(gang)(gang)石(shi)(shi)砂(sha)輪(lun)，并選取高(gao)轉速(su)、低(di)進(jin)給速(su)度及較(jiao)小(xiao)磨(mo)(mo)(mo)削(xue)(xue)深度的(de)(de)磨(mo)(mo)(mo)削(xue)(xue)參數；當精加(jia)工SiCf/SiC陶(tao)瓷基復(fu)(fu)合(he)(he)材料(liao)(liao)時，應采(cai)用燒(shao)(shao)結(jie)(jie)金(jin)剛(gang)(gang)(gang)石(shi)(shi)砂(sha)輪(lun)，并采(cai)用水冷(leng)輔助(zhu)方式(shi)(shi)來顯(xian)著(zhu)提高(gao)工件(jian)(jian)加(jia)工表(biao)面(mian)質(zhi)量。

       研究結論

       本研究系統考察了(le)電(dian)鍍(du)與燒(shao)(shao)結(jie)(jie)金(jin)剛(gang)石(shi)砂(sha)輪(lun)(lun)對SiCf/SiC陶瓷基復合材料(liao)的(de)磨(mo)(mo)(mo)削性(xing)能(neng)，結(jie)(jie)果表(biao)(biao)明(ming)：燒(shao)(shao)結(jie)(jie)砂(sha)輪(lun)(lun)具有更小的(de)磨(mo)(mo)(mo)削力和更高的(de)磨(mo)(mo)(mo)削力比，能(neng)獲得(de)更優(you)(you)的(de)表(biao)(biao)面質量，而電(dian)鍍(du)砂(sha)輪(lun)(lun)在(zai)水(shui)冷(leng)條件下會增(zeng)大表(biao)(biao)面粗糙(cao)度；砂(sha)輪(lun)(lun)磨(mo)(mo)(mo)損分析顯示電(dian)鍍(du)砂(sha)輪(lun)(lun)主要表(biao)(biao)現(xian)為(wei)(wei)磨(mo)(mo)(mo)粒脫落(luo)和鍍(du)層剝落(luo)，燒(shao)(shao)結(jie)(jie)砂(sha)輪(lun)(lun)則(ze)以磨(mo)(mo)(mo)粒損耗為(wei)(wei)主；基于加工(gong)需求，建(jian)議粗加工(gong)采用電(dian)鍍(du)砂(sha)輪(lun)(lun)干式磨(mo)(mo)(mo)削（高轉速、低(di)進給、小切深），精加工(gong)選(xuan)用燒(shao)(shao)結(jie)(jie)砂(sha)輪(lun)(lun)輔以水(shui)冷(leng)，為(wei)(wei)SiCf/SiC復合材料(liao)的(de)精密加工(gong)提供了(le)工(gong)藝優(you)(you)化(hua)方案。

       部分圖表