医用氧化锆陶瓷的磨削仿真与试验研究

【摘要】氧化锆是一种无机非金属材料,它拥有优良的导电性,抗磨损、抗高温、抗腐蚀,且应用领域广泛。目前,氧化锆陶瓷主要应用在口腔修复领域中,即医用氧化锆陶瓷,它是最好的生物高科技材料之一。作为修复材料,氧化锆陶瓷拥有很多优点(如强度和韧性高、生物相容性良好且加工出的义齿性能和美学效果接近真牙等),但是与金属材料相比,由于切削产生的热应力、切削力等因素,医用氧化锆陶瓷易产生裂纹,从而降低断裂韧性、抗弯强度。因此,有必要加强医用氧化锆增韧陶瓷技术和新工艺的研发。陶瓷材料的加工方法有切削加工,磨削加工,研磨抛光和孔加工等。而在氧化锆陶瓷加工中,常用的方法是使用金刚石砂轮进行磨削加工。但是,陶瓷材料的加工比较困难的原因是它的硬度和脆性高,而且各种类型的表面／亚表面损伤会出现在大部分被磨陶瓷材料的零件中。利用大的材料去除率能使加工成本下降,因此,陶瓷磨削的重要目的是在获得最大的材料去除率的同时保证材料表面有足够的完整性和尺寸精度。本文从医用氧化锆陶瓷的磨削性能出发,主要研究它的磨削加工性、磨削机理和影响陶瓷材料磨削加工性能的因素；从而由仿真理论进行建模；最后再进行具体的试验。主要研究内容如下：1、根据单颗粒切削理论和断裂力学理论,对医用氧化锆陶瓷的磨削加工过程进行建模,分析描述氧化锆陶瓷切削加工时的本构关系,并利用ABAQUS软件对其正交切削过程进行仿真分析。由切削速度与切削厚度的变化进行对比,得到它的受力分析云图和磨削力的走势图。仿真分析结果对优化工艺参数具有一定的指导意义。2、医用氧化锆陶瓷的磨削性能试验与分析：陶瓷材料的去除机理有别于一般金属材料,在明确其去除机制后采用适当的加工装备和试验设备对医用氧化锆材料进行粗磨磨削力试验和精磨成形工件表面粗糙度试验,运用正交试验方法对试验结果进行分析,明确试验参数对试验结果的影响,为磨削加工齿科修复体提供参考。
【作者】鲍乐；
【导师】谢峰；
【作者基本信息】安徽大学，控制工程，2014，硕士
【关键词】医用氧化锆陶瓷；加工性能；磨削仿真；

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