工程陶瓷由于具有高强度、高硬度、耐高温、耐磨损等优越的性质,在各大工业领域得到了广泛的应用。随着工业技术的发展与进步,对于陶瓷零部件的要求也日益向着更加高的质量和超精密等方向发展。使用金刚石砂轮进行磨削加工是其最常用的加工方法,然而由于陶瓷材料本身的高脆、高硬难加工特性和磨削加工的高成本低效率问题,传统磨削加工难以避免产生加工损伤,磨削表面质量不易控制,加工成本高。因此,实现工程陶瓷高效、低损伤加工具有重大意义。本文针对工程陶瓷材料磨削过程中易于出现微裂纹等加工损伤以及加工效率低等问题,对陶瓷材料施加一定的预压应力,以达到抑制加工损伤的目的。本文通过磨削试验和摩擦磨损试验分别探究二维预压应力下氧化铝陶瓷的磨削机理和预压应力加工表面的摩擦磨损特性。主要包括以下研究内容:1.以脆硬材料断裂力学理论为基础,对二维预压应力下工程陶瓷在单金刚石切削模型中进行理论分析,研究了二维预压应力对陶瓷应力状态和临界切深的影响,从裂纹减少和临界切深的增大两方面来解释预压应力加工的减损机理。从陶瓷的应力状态分析可知,双向预压应力能够降低材料内部的最大拉应力和最大剪应力,从源头上减少了裂纹的产生与扩展,从而减少材料的加工损伤。从临界横截面积分析可知,临界切削横截面积随着预应力的增大而增大,并且与材料自身性质有关。2.在0MPa,200MPa,400MPa预压应力下对氧化铝陶瓷进行磨削试验。使用测力仪采集力信号,使用扫面电镜和截面抛光技术观察磨削表面/亚表面损伤。对磨削力,磨削表面形貌、磨削亚表面损伤和材料去除机理进行了分析。3.对以不同二维预压应力等磨削参数加工的氧化铝陶瓷表面进行了摩擦磨损试验。结合磨削试验,分析了不同磨削加工参数(磨削深度和二维预压应力大小)对磨削表面摩擦与磨损性能的影响。对摩擦系数、磨损量以及磨损表面形貌进行了分析。