8.研磨的機理是什么？常用研磨和拋光的硬脆材料有哪些？
　　
　　研磨和拋光是加工硬脆非金屬材料的主要方法之一。研磨的過程是通過介于工件和研具之間的磨料及切削液，在工件和研具間產(chǎn)生機械摩擦或機械化學(xué)作用去除余量，使工件達到所需要的加工精度和表面質(zhì)量。硬脆材料的研磨與金屬的研磨不同，它是通過磨料在外力的作用下，使工件表面產(chǎn)生微小龜裂，并逐漸擴張和崩碎，從母體材料上脫離而進行加工的。但是隨著加工去除單位的減小，加工機理也不同。開始粗粒度磨料研磨時，主要是脆性破壞。改用細微磨料(W5以下)時，研磨則是以塑性破壞為主。一般用硬質(zhì)研具的加工方法稱為研磨，用軟質(zhì)材料作研具的稱為拋光。在精密加工中，研磨和拋光是難于區(qū)分的。常用研磨和拋光的硬脆材料見表14-5。

　　9.研磨和拋光硬脆材料的工藝參數(shù)有哪些？
　　
　　在研磨和拋光中，研磨壓力、相對速度與加工精度、研磨工具的硬度、磨料的粒徑與研磨表面質(zhì)量有著密切的關(guān)系。研磨壓力小，相對速度低，加工精度就高。磨料粒度小，研具的材料軟，加工后的表面粗糙度就小。研具的壓力高，相對速度高，磨料的粒徑大，研具的材質(zhì)硬，加工的效率就高。研磨和拋光的工藝參數(shù)見表14-6。

　　10.常用的研磨拋光的磨料有哪些？
　　
　　常用來研磨和拋光的磨料可分為一般磨料和特殊用途磨料。一般磨料有：二氧化硅( SiO2)、氧化鋁(Al2O3)、氧化鋯(ZrO2)、氧化鈰(CeO2)、三氧化二鐵(Fe2O3)、氧化鉻(Cr2O3)、金剛石(C)。特殊用途的磨料有：氧化鎂(MgO)、氧化釷(ThO2)、氧化鋅(ZnO2)、氧化鈦(TiO2)、氧化錳(MnO2)、碳酸鈣(CaCO3)等。
　　
　　11.超精密研磨與拋光的方法和特點有哪些？
　　
　　一般情況下，加工去除的單位越小或機械的作用越小，被加工表面質(zhì)量就越高。如果研磨能以原子或分子為單位去除材料，表面的粗糙度就能達到納米(nm)級，加工的變質(zhì)層很微小或沒有。各種超精密研磨與拋光的磨料粒徑一般在數(shù)微米以下，對半導(dǎo)體材料的超精密加工，多用粒徑為0.02μm的磨料。為了防止工件氧化和研磨液中的雜質(zhì)，引起加工表面的劃傷，一般使用蒸餾水或離子水。各種超精密研磨方法和特點如下：
　　
　　(1)超精密研磨與拋光：它的機理是以磨料的機械作用為主去除材料。研磨時采用各種細微磨料和軟質(zhì)磨料。研磨工具采用鑄鐵、玻璃、陶瓷、軟金屬，拋光時采用軟質(zhì)研具或瀝青。研磨液采用機油、煤油、水溶液，拋光時采用過濾水或蒸餾水。研磨方式有手工研磨和機械研磨。主要加工對象為各種硬脆材料。
　　
　　(2)液中研磨與拋光：它是浸在含有磨料的工作液中進行的，以磨料的機械作用為主，加上液體的冷卻與分散磨料的作用，被加工工件是浮動的，在液中運動進行。研磨液是過濾水或蒸餾水。研磨工具采用合成樹脂或錫等軟質(zhì)材料。主要加工對象是硅片等電子材料。
　　
　　(3)化學(xué)研磨與拋光：它是在工件被加工的過程中，伴隨著化學(xué)反應(yīng)或水合反應(yīng)，將化學(xué)反應(yīng)或水合反應(yīng)的生成物去掉，其目的是為了提高加工的效率。它的原理是以機械作用去除化學(xué)反應(yīng)的生成物。采用細微磨料和水溶液或純水及無紡布或玻璃板等研具。主要用來加工硅和藍寶石基板。
　　
　　(4)EEM加工：它的加工原理是高速旋轉(zhuǎn)的樹脂球?qū)ぜa(chǎn)生一定的壓力和氣流，并在它們之間加上含有磨料的工作液，使樹脂球沖擊或擦過工件表面進行加工。這種加工方法可以加工任何形狀的表面，而且質(zhì)量很高，但是效率很低。
　　
　　(5)浮動研磨：它是利用滑動軸承的動壓效應(yīng)原理，將研具做成容易產(chǎn)生動壓效應(yīng)的形狀，在工件與轉(zhuǎn)盤作相對運動時，由于動壓效應(yīng)工件浮起而脫離接觸，再通過間隙進入磨料和切削液而進行加工的。這種方法可以獲得很高的表面質(zhì)量。
　　
　　12.加工硬脆材料的其他方法有哪些？
　　
　　(1)珩磨：珩磨不僅適用于金屬，也適用于硬脆非金屬材料的精密加工。珩磨條材質(zhì)為Al2O3或金剛石磨料，粒度一般選用W28，采用煤油作珩磨液。珩磨條和工件被加工表面在一定壓力下作相對運動，其壓力越大，加工效率越高，但被加工表面粗糙度就越大。
　　
　　(2)砂帶加工：精密加工用的砂帶，多采用25～75μm厚的聚酯薄膜，粘涂粒徑為0.3～30μm的氧化鉻或氧化鐵、氧化鋁、碳化硅和金剛石微粉制成。有帶狀、盤狀、板狀、圓筒狀及特殊形狀等品種。它主要對電子器件中的陶瓷材料加工。在磨削中，隨著速度增加，磨削量也增加，最高速度可達40m/s。磨削液一般采用水，供給量為3L/min左右。磨削玻璃時，采用黑色碳化硅比采用綠色碳化硅的效果好。用砂帶磨削硬材料時，金剛石磨料最好。
　　
　　(3)復(fù)合加工：它是將加工原理不同的兩種或兩種以上的加工方法應(yīng)用于同一表面的加工過程中，這種方法稱為復(fù)合加工。
　　
　　①化學(xué)—機械加工。它是利用機械作用，使加工表面活性化，從而促進化學(xué)反應(yīng)進行，同時化學(xué)的作用又促使被加工表面變質(zhì)或弱化，促使機械作用容易進行，達到加工的目的。各種硬脆材料在進行化學(xué)—機械加工時，關(guān)鍵在于選擇被加工材料產(chǎn)生固相反應(yīng)的磨料和化學(xué)反應(yīng)的液體。例如利用軟質(zhì)磨料通過固相反應(yīng)，加工硅、藍寶石等。
　　
　　②電解—機械加工。硬脆非金屬材料一般是不導(dǎo)電的，但在被加工材料中，適當加入導(dǎo)電而容易電解的成分，就可以進行電解—機械加工。如在陶瓷中加入TiN，就使材料具有電解的性能，而進行電解磨削加工。
　　
　?、垭娀鸹?mdash;機械加工。有些硬脆非金屬材料，如ZrBi、Si3N4—TiN具有導(dǎo)電性，SiC為半導(dǎo)體，它們都可以進行電火花加工。這些材料可以使用電火花放電與機械加工結(jié)合起來，進行電火花磨削。對不導(dǎo)電的硬脆材料，要利用電解液中的電火花放電進行加工。如對金剛石、紅寶石的孔加工就是利用了這一原理。
　　
　?、茈娊?mdash;電火花加工。對于不導(dǎo)電的硬脆材料，將其浸泡在電解液中，使金屬電極與電解液之間進行電火花放電，這時放在電極附近的材料被加工。
　　
　　⑤超聲波—磨削加工。它是將超聲波與磨削結(jié)合起來，使砂輪產(chǎn)生超聲波振動，防止砂輪堵塞，減小磨削力，從而提高加工效率和表面質(zhì)量。
　　
　　13.巖石的種類有哪些？
　　
　　巖石具有許多其他材料不能相比的優(yōu)良特性。如耐磨性好、耐腐蝕、精度保持性好，其制品有美麗的光澤等。石材經(jīng)過加工可以制成精密平板、高精度機器零件，如三坐標測量機的工作臺和立柱等。石材還可以做高級建筑的裝飾材料，提高建筑的美學(xué)價值。
　　
　　巖石按形成原因可分為三大類，即巖漿巖(也稱為火成巖)、沉積巖和變質(zhì)巖。
　　
　　(1)巖漿巖：在高溫條件下，由巖漿或熔巖流冷凝結(jié)晶而成的巖石稱為巖漿巖。巖漿噴出地表面凝固的巖石稱為火成巖或噴出巖。巖漿在地殼深處凝固的巖石稱為侵入巖或深成巖。如花崗巖、閃長巖、輝長巖等。組成巖漿巖的主要礦物有：石英、鉀長石、輝石、角閃石、黑云母、磁鐵礦、黃鐵礦等。巖漿巖具有全晶體結(jié)構(gòu)和半晶體結(jié)構(gòu)，并有較高的硬度及強度。
　　
　　(2)沉積巖：在地表條件下，由風(fēng)化作用、生物作用和某種火山作用形成的物質(zhì)經(jīng)過改造(如搬運、沉積、化石作用)而形成的巖石稱為沉積巖。它的特征是具有層理構(gòu)造，它的硬度低于巖漿巖。用于加工的沉積巖主要是化學(xué)巖和碎屑巖?；瘜W(xué)巖的巖種有石灰?guī)r、白云巖和硬石膏巖等。碎屑巖主要有砂巖、燦角礫巖。
　　
　　(3)變質(zhì)巖：它是由已存的巖石，因物理化學(xué)條件的改變，使原來的巖石礦物成分和結(jié)構(gòu)構(gòu)造發(fā)生變化而形成的巖石。變質(zhì)巖主要有原巖是花崗巖、流紋巖變質(zhì)形成的片巖、片麻巖，原巖是石灰?guī)r和白云巖變質(zhì)形成的大理石巖等。
　　
　　石材的加工業(yè)，根據(jù)巖石的基本特點，將石材分為大理石和花崗石兩大類。所謂大理石是指變質(zhì)的或沉積的碳酸鹽巖及某些含有少量碳酸鹽的硅酸鹽類巖石，如大理石、石灰石、白云石、蛇紋巖、砂巖、石英巖和石膏巖等。凡屬于巖漿巖和變質(zhì)巖漿巖的石材統(tǒng)稱為花崗石。它包括有花崗巖、正長巖、閃長巖、輝長巖、輝綠巖、玄武巖和片麻巖等。
　　
　　14.巖石有哪些基本的物理性質(zhì)？
　　
　　(1)相對密度d：它是巖石實際體積的質(zhì)量與同樣體積水的質(zhì)量之比。所謂巖石的實際體積是不包括孔隙的體積。
　　
　　(2)容重γ：巖石的容重是單位體積巖石的質(zhì)量。所謂單位體積，就是包括孔隙在內(nèi)的巖石總體積。巖石的容重分為干容重和濕容重。
　　
　　(3)密度ρ：巖石的密度是單位體積巖石的質(zhì)量。
　　
　　(4)孔隙度n：巖石的孔隙度是指巖石的各種裂隙、孔隙體積總和與巖石總體積之比。
　　
　　(5)吸水率w：巖石的吸水率是指巖石在大氣壓力條件下，吸水質(zhì)量與巖石干質(zhì)量之比。
　　
　　巖石的物理性能見表14-7。