对于大多数人来说,陶瓷是坚硬、易碎的材料,主要与瓷砖、砖块和陶器有关。这些功能性和主要基于粘土的材料是日常使用中最常见的陶瓷。在极端环境和要求苛刻的应用中使用的更专业的技术陶瓷不太常见,但具有使其独特的特性。这些技术陶瓷的一小部分被归类为具有更罕见的能力,即可加工。
可加工是一个术语,用于描述陶瓷材料在烧结后可以用传统的金属加工机床进行加工。也就是说,它们可以车削、铣削、钻孔和锯切,而不需要金刚石工具。绝大多数技术陶瓷是不可加工的,烧结后只能使用金刚石工具进行加工,因为这种材料的硬度几乎与金刚石一样。在牺牲硬度的超能力的同时,可加工陶瓷平衡了这种损失与一系列其他好处。
可加工陶瓷倾向于以大块(也称为坯料)的形式制造,以保持一致性和易于制造。这些可加工材料中技术更复杂的材料通过热压(也称为 HIPing)控制其结构。热压工艺并不便宜,但它赋予了工程师们非常欣赏的一致性。高温压制材料限制了材料的晶体生长,阻止了大晶体的形成,从而留下了精细的结构。可以通过硬质合金工具将细颗粒从材料表面拔出,在加工过程中留下光滑的表面。
在大多数情况下,可加工陶瓷的坯料尺寸明显大于烧结不可加工技术陶瓷块的典型尺寸。
不可加工的陶瓷通过在烧结过程中致密化,通过在炉中缩小尺寸来实现其硬度。零件越大,越要收缩,而且这种收缩不是完全可控的。这些陶瓷被制造成估计的尺寸,任何严格的公差都需要在烧结后进行金刚石研磨。
对于可加工陶瓷,收缩和相关的收缩公差不是问题,因为零件是从已经烧结的坯料加工成最终尺寸的。加工过程可能很耗时。但在小批量时,它通常比制造不可加工的陶瓷更经济、更省时,尤其是在需要将金刚石研磨至最终尺寸时。
热压并不是获得可加工陶瓷的唯一途径。在配制一种旨在模仿云母天然特性的材料时开发了一种可加工的玻璃陶瓷。这种被称为 Macor 的材料在 NASA 的航天飞机计划中迅速获得了青睐,它的大件被加工成精确的尺寸,有助于将机舱与轨道航天器所承受的冷热交替进行隔热。
可加工陶瓷涵盖了一系列材料。Macor,上面突出显示的可机加工玻璃陶瓷,以及 Shapal Hi-M Soft,一种可机加工的氮化铝。但也有各种氮化硼等级和天然材料,例如云母和熔岩,每一种都为可能难以解决的挑战提供独特且通常快速的解决方案。
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