工程陶瓷材料因其硬、脆的特性一直是材料加工领域的难题,随着陶瓷材料的应用范围越来越广,对其加工方法研究越来越重要。氧化物陶瓷具有耐磨、耐高温、化学稳定性高等优点,被广泛应用于医学、化工、新能源、电子、航空航天等领域。目前,磨削加工由于精度高、材料去除率高、成本低而成为陶瓷表面加工最主要、最常用的方法,因此,建立磨削加工工艺、陶瓷表面质量和弯曲强度之间的联系具有十分重要的意义。本文主要研究了利用精密研磨抛光机和磨床对Al₂O₃、ZrO₂、ZrO₂增韧Al₂O₃（ZTA）三种氧化物陶瓷进行表面加工,探讨了不同磨盘转速、磨盘/磨床砂轮目数、砂轮进刀量、磨床横向平移速度等不同的磨削加工条件对陶瓷表面质量（材料表面粗糙度、表面形貌、表面残余应力）和弯曲强度的影响并讨论了他们之间的联系。实验研究表明:磨床加工对Al₂O₃陶瓷表面质量的影响相比于磨盘加工更大,表现为磨床加工后的粗糙度更大,且磨削表面产生了较为明显的加工划痕。Al₂O₃陶瓷在磨削加工中的去除方式主要为脆性去除和延性域去除,加工后其表面残余应力均为压应力。特别地,在高的磨盘或砂轮目数、大的磨盘转速、较小的砂轮进刀量以及大的磨床平移速度情况下,Al₂O₃陶瓷以延性域去除为主,表面残余压应力最高达到-241 MPa。Al₂O₃陶瓷的力学性能是由表面粗糙度、表面微观形貌、表面残余应力共同作用的,随着陶瓷表面粗糙度的减小、残余压应力的增大,陶瓷弯曲强度也随之提高,最高可达528 MPa。ZrO₂陶瓷经相同的工艺磨削后其弯曲强度最高为905 MPa。ZrO₂陶瓷无论在何种磨削条件下,都能在SEM下明显观察到表面延性去除痕迹,表面微观质量良好,表面粗糙度最小达0.03μm。总体来讲,ZrO₂陶瓷随着磨盘目数的增大,其表面粗糙度减小,其表面残余压应力越小以及破碎等缺陷增多,导致其弯曲强度下降。而在大的砂轮目数、磨床横向平移速度和小的进给量条件下,ZrO₂陶瓷表面粗糙度较小,表面以延性去除为主,表面残余压应力较大,最终弯曲强度也较高。值得注意的是,在小的磨盘目数和大的砂轮目数情况下由于存在马氏体相变,能够抑制延缓裂纹的扩展从而获得较高的弯曲强度。无论是磨盘还是磨床磨削后的ZTA陶瓷表面微观结构与Al₂O₃相似,有较多破碎和凹坑,而在大磨盘/砂轮目数、高磨盘转速/磨床横向移速条件下有较大的延性区域、较小粗糙度、较大的残余压应力和较高的弯曲强度。ZTA陶瓷磨削后弯曲强度的最大最小值相差较大,最小为364 MPa,最大为769 MPa,总体上弯曲强度是介于Al₂O₃和ZrO₂陶瓷之间。总之,弯曲强度的大小是由材料本身性质、磨削后的表面粗糙度、缺陷、表面残余应力共同影响的。