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

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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。

       結果表(biao)(biao)明(ming)：采用(yong)燒(shao)結金剛(gang)石(shi)砂(sha)輪(lun)(lun)磨(mo)(mo)削(xue)(xue)(xue)加(jia)工(gong)復合材料(liao)可得到更(geng)好的(de)表(biao)(biao)面(mian)質量和較(jiao)低(di)的(de)磨(mo)(mo)削(xue)(xue)(xue)力，同時采用(yong)冷卻液輔助磨(mo)(mo)削(xue)(xue)(xue)會降低(di)工(gong)件表(biao)(biao)面(mian)粗(cu)糙度；由于(yu)電(dian)鍍金剛(gang)石(shi)砂(sha)輪(lun)(lun)在受到較(jiao)大磨(mo)(mo)削(xue)(xue)(xue)力時其(qi)金剛(gang)石(shi)磨(mo)(mo)粒(li)更(geng)易(yi)出現(xian)(xian)成片剝落現(xian)(xian)象(xiang)，其(qi)使用(yong)結果與燒(shao)結金剛(gang)石(shi)砂(sha)輪(lun)(lun)的(de)相反(fan)，且(qie)電(dian)鍍金剛(gang)石(shi)砂(sha)輪(lun)(lun)的(de)磨(mo)(mo)損形式除(chu)磨(mo)(mo)粒(li)損耗外還包括磨(mo)(mo)粒(li)的(de)燒(shao)傷、脫落等。當粗(cu)加(jia)工(gong)SiCf/SiC陶瓷基復合材料(liao)時，應在干式磨(mo)(mo)削(xue)(xue)(xue)條件下使用(yong)電(dian)鍍金剛(gang)石(shi)砂(sha)輪(lun)(lun)，并選取高(gao)轉速、低(di)進給速度及較(jiao)小磨(mo)(mo)削(xue)(xue)(xue)深度的(de)磨(mo)(mo)削(xue)(xue)(xue)參數；當精加(jia)工(gong)SiCf/SiC陶瓷基復合材料(liao)時，應采用(yong)燒(shao)結金剛(gang)石(shi)砂(sha)輪(lun)(lun)，并采用(yong)水冷輔助方式來(lai)顯著提高(gao)工(gong)件加(jia)工(gong)表(biao)(biao)面(mian)質量。

       研究結論

       本研究系統考察(cha)了(le)電(dian)鍍與燒(shao)(shao)結(jie)金剛石砂輪(lun)對SiCf/SiC陶瓷基(ji)復合材料的(de)磨(mo)(mo)削性能，結(jie)果表明：燒(shao)(shao)結(jie)砂輪(lun)具有更小的(de)磨(mo)(mo)削力和更高(gao)的(de)磨(mo)(mo)削力比(bi)，能獲得(de)更優(you)(you)的(de)表面質量，而電(dian)鍍砂輪(lun)在水(shui)冷條件下(xia)會增大表面粗糙度；砂輪(lun)磨(mo)(mo)損分(fen)析顯示電(dian)鍍砂輪(lun)主要(yao)表現為磨(mo)(mo)粒(li)脫落(luo)(luo)和鍍層剝落(luo)(luo)，燒(shao)(shao)結(jie)砂輪(lun)則以磨(mo)(mo)粒(li)損耗為主；基(ji)于加(jia)工(gong)需求，建議粗加(jia)工(gong)采用(yong)電(dian)鍍砂輪(lun)干式磨(mo)(mo)削（高(gao)轉速、低進給、小切深），精加(jia)工(gong)選用(yong)燒(shao)(shao)結(jie)砂輪(lun)輔以水(shui)冷，為SiCf/SiC復合材料的(de)精密加(jia)工(gong)提(ti)供了(le)工(gong)藝(yi)優(you)(you)化(hua)方案(an)。

       部分圖表