实验研究了纳秒激光辐照下不同材料的工程陶瓷表面的抗激光损伤能力, 并与不锈钢、铝合金等金属材料进行了对比.结果表明, 不同材料的工程陶瓷表面抗激光损伤特性不同; 氧化铝陶瓷的损伤阈值最高, 氮化硅陶瓷的损伤阈值较低.与金属材料相比较, 工程陶瓷表面损伤阈值比不锈钢和铝合金高.由于材料的熔点和热传导率等热力学特性不同, 不同的陶瓷材料具有不同的损伤阈值和损伤形貌.理论分析了不同材料抗激光损伤阈值的差异; 陶瓷材料的吸收系数远远小于金属材料, 吸收系数通过影响能量沉积区域和有效热扩散速率影响材料温度的演化过程, 最终影响着材料的激光损伤阈值和损伤特性.实验结果为高功率激光装置中对抗激光损伤能力要求较高的机械支撑材料的选择提供了指导.

针对工程陶瓷的崩碎损伤,应用单颗粒划痕实验系统研究了切向载荷作用下Si3N4陶瓷的崩碎损伤特征和机理.比较了损伤位置、切入深度、切向速度和金刚石磨粒磨损等因素对陶瓷崩碎损伤的影响,应用3D激光测量显微镜观测了崩碎损伤表面的三维形貌,应用扫描电镜分析了崩碎损伤机理.结果表明:出口崩碎损伤是陶瓷崩碎损伤的主要形式;切入深度越大,切向速度越小,金刚石颗粒磨损越多,崩碎损伤就越严重.出口崩碎损伤的中心剖面线具有显著的阶梯形分形特征,其扩展演化规律可由逾渗理论和裂纹扩展的最小阻力原理解释.在切向载荷作用下,入口崩碎损伤在金刚石磨粒的碰撞下主要以穿晶断裂为主;内部崩碎损伤在金刚石磨粒的挤压和切割下主要以破碎和铲除的形式发生断裂;而出口崩碎损伤主要以沿晶断裂为主.

考虑表面损伤检测在工程陶瓷表面质量评价中的重要作用,首次把非负矩阵分解(NMF)图像重构算法引入工程陶瓷磨削表面损伤检测中，并进行了理论分析与实例检测。首先，将输入图像数据集从原始数据空间降维到一个低维NMF空间，利用本文提出的图像重构相对误差0.1监督规则，确定子空间基r值。然后，利用两个低维非负矩阵进行图像重构，获取磨削纹理背景图像，并通过图像减法去除磨削纹理。最后，利用Canny边缘检测算法提取工程陶瓷磨削表面损伤图像。实验结果表明，该方法能够准确提取表面损伤并计算磨削损伤率评价参数。

介绍了一种新的陶瓷加工方法：即采用激光来加热陶瓷,陶瓷在高功率激光的作用下瞬时升温而软化,硬度和脆性大大降低,再用硬质合金刀具像切削金属一样来加工陶瓷。在此基础上,综述了各种工艺参数,如激光功率、光斑大小、材料、进给速度、切削深度、激光作用点与刀具的距离、工件旋转速度等对激光加热辅助切削工程陶瓷质量的影响。还给出了国内外研究进展,并对其发展做了展望。

激光打孔是利用激光的光学特性,通过透镜聚焦在工件上,所以加工出来的孔会有一定的锥度存在.为解决这一问题介绍了陶瓷激光精密打孔的新方法--倾斜回转法.即在激光打孔的过程中,让工件或激光切割头倾斜一定的角度,并让工件绕一固定的轴线回转,以减少孔的锥度,解决陶瓷打孔的技术难题.通过正交实验,摸索出了一套切实有效的激光打孔工艺参数,较好地解决了小孔锥度的问题,加工出了合格的陶瓷小孔样品.