對于制造工業(yè)的人來說，“磨料”這種銳利、堅硬的材料是制造每一種精密產(chǎn)品所必不可少的材料，在許多加工環(huán)節(jié)都有著不可取代的作用。從較軟的家用去垢劑、寶石磨料到最硬的材料金剛石，磨料的應(yīng)用范圍極廣——可以說，在人類工業(yè)文明的發(fā)展歷程中，磨料發(fā)揮著極其重要的作用。

歷經(jīng)多年發(fā)展，目前磨料可依據(jù)其硬度高低可劃分為超硬磨料和普通磨料，其中絕大部分都是由天然磨料衍生出來的人造磨料。具體分類如下：

應(yīng)用上，磨料在工業(yè)上的使用頻率非常高，特別是加工高精度或低粗糙度的零件或特別硬的零件時，磨料和磨具是必不可少的。此外，對于刀具的刃磨和堅硬材料的切割，砂輪也是必不可少的工具。

在汽車制造業(yè)中，活塞環(huán)與氣缸、閥門與閥座的緊密配合，變速器和齒輪的精度等，都要用磨料和磨具加工，才能保證。其他有關(guān)的新制品，如塑性黏結(jié)滾磨機(jī)用介質(zhì)，為大量零件的去毛刺節(jié)省時間，提高了生產(chǎn)率。

對磨料的性能要求

作為材料加工成型中的關(guān)鍵角色，磨料需要滿足一定的性能要求，才能夠用于相應(yīng)的加工領(lǐng)域，具體可分為以下幾方面：

1.化學(xué)成分

磨料的化學(xué)純度對磨料的各項性能起著決定性的作用，即使雜質(zhì)含量很低，也可能使磨料性能產(chǎn)生極大的差異。例如在剛玉磨料體系中，微量Na₂O雜質(zhì)的存在就會對磨料性能造成較大的影響，因為Na₂O在高溫下會與Al2O3反應(yīng)形成β-Al₂O₃，影響α-Al₂O₃的純度，并導(dǎo)致磨料晶粒粗大，使磨料機(jī)械性能變差；黑剛玉由于含有較多的Fe₂O₃（5%以上），使得其硬度遠(yuǎn)低于棕剛玉；白剛玉的純度（Al₂O₃含量98.5%以上）比棕剛玉純度（94.5%-97%）高，因此其硬度要高于棕剛玉。

2.硬度

硬度對于磨料而言，是最基本的性能指標(biāo)。磨料的硬度需要高于工件硬度，才能發(fā)揮其磨削作用，磨料的硬度越高，對工件的刻劃和切入能力也就越強(qiáng)。由于不同種類的磨料對應(yīng)不同的硬度，因而適用于不同的加工領(lǐng)域。

3.韌性

磨料的韌性指的是磨粒在受力時抵抗破碎的能力。磨料需要具備一定的韌性才能夠充分發(fā)揮其切削作用，如果磨料韌性過低，在磨削的過程中會導(dǎo)致磨粒過快破碎甚至脫落，不能充分發(fā)揮其切削作用，但是如果磨料韌性太高，又會導(dǎo)致磨粒在磨削過程中難以破碎，無法形成新的切削刃，從而導(dǎo)致磨料自銳性變差，降低工件的切削效率。磨料的韌性與其宏觀形狀有著緊密聯(lián)系，例如等積形的磨料韌性就要優(yōu)于片狀或棒狀。

4.機(jī)械強(qiáng)度

磨料在磨削過程中會同時受到磨削力和沖擊載荷的作用，因此，磨料必須達(dá)到足夠的機(jī)械強(qiáng)度才能滿足相應(yīng)的磨削要求。由于金剛石材料在磨料體系中占據(jù)極其重要的地位，所以一般以金剛石的單顆粒抗壓強(qiáng)度作為標(biāo)準(zhǔn)來衡量磨料的機(jī)械強(qiáng)度。

5.化學(xué)穩(wěn)定性

磨料在工作時，對于被加工工件應(yīng)保持相應(yīng)的化學(xué)穩(wěn)定性，以免和工件黏附和產(chǎn)生互擴(kuò)散，造成磨具的堵塞或工件的污染。例如，SiC和Fe就會發(fā)生反應(yīng)。

6.熱穩(wěn)定性

磨料的熱穩(wěn)定性是指的是磨料在工作溫度區(qū)間保持其各項理化性能指標(biāo)的能力。磨具在工作過程中受到摩擦作用，導(dǎo)致其工作區(qū)溫度升高（400℃以上），所以磨料的熱穩(wěn)定性優(yōu)劣是衡量其磨削能力的一項重要指標(biāo)。金剛石雖然在室溫下各項性能表現(xiàn)都很出色，但在加工黑色金屬時，在高溫下會發(fā)生石墨化，導(dǎo)致磨具切削能力下降并且會造成工件表面結(jié)構(gòu)的破壞。

7.熱導(dǎo)率

磨料需要具備良好的熱導(dǎo)率以保證在磨削過程中產(chǎn)生熱量得以及時散發(fā)，從而使工作區(qū)的溫度維持在合適的區(qū)間，這樣一方面可以避免燒傷工件，另一方面可以延長磨具的使用壽命。

8.熱膨脹系數(shù)

磨料的熱膨脹系數(shù)需要與所使用的結(jié)合劑的熱膨脹系數(shù)相匹配，這樣才能夠避免在燒結(jié)和磨削過程中，由于二者膨脹、收縮率失配，使磨具內(nèi)殘余應(yīng)力過大，導(dǎo)致磨具變形甚至損壞，影響磨削的穩(wěn)定性和磨具的使用壽命。

磨料的市場狀況

只看分類的話，磨料的種類之多可稱得上是“琳瑯滿目”。不過隨著現(xiàn)代機(jī)械加工的不斷發(fā)展及各種新材料的不斷出現(xiàn)，目前工業(yè)上對加工精度和表面粗糙度要求越來越高——相對應(yīng)的，磨削技術(shù)和磨具，尤其是涂附磨具就需要向更高效率、高壽命和超精密方向發(fā)展。

金剛石磨料

因此，硬度高、耐磨性好的超硬磨料的研制和應(yīng)用逐漸興起，在加工硬、脆性等難加工工件時優(yōu)勢尤其明顯，不僅消耗量極小，可在較長時間保持其鋒利度和磨具外形，而且還能保證工件的加工精度。目前磨料磨具行業(yè)里有一種說法：未來磨削材料的發(fā)展趨勢是 B（C-BN立方氮化硼）代替 A（剛玉系列），D（金剛石）代替 C（碳化硅）。到底這句話會不會成真，就讓我們拭目以待。

資料來源：

溶膠-凝膠法制備陶瓷剛玉磨料工藝及性能優(yōu)化，王津松。

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