In order to investigate the characteristics of grinding and diamond wheel grinding ceramic materials, grinding resistance, surface roughness of worked surface and image of grinding wheel were acquired using experimental method. Through the experiments, this makes it possible to observe grinding wheel behavior by grinding resistance, surface roughness and cutting edge ratio. In case of A1$_2$O$_3$, cutting edge ratio is begger than that of ZrO$_2$and Si$_3$N$_4$. That's because A1$_2$O$_3$has a characteristics of low fracture toughness and bending stress.
Si3N4 with 6w/o Y2O3 and 1.5w/o Al2O3 has been gas pressure sintered and its densification behavior and the effect of the sintering variables on the microstructure and mechanical properties were investigated. Densification rate was higher at temperature below 1775$^{\circ}C$ and between 187$0^{\circ}C$ and 195$0^{\circ}C$ than between 1775$^{\circ}C$ and 187$0^{\circ}C$. The faster densification at temperature between 187$0^{\circ}C$ and 195$0^{\circ}C$ was thought to be due to the increased amount of liquid phase resulting from the increased amount of Si3N4 dissolving in the liquid. $\beta$-Si3N4 and Y-disilicate at temperatures below 1775$^{\circ}C$, and only $\beta$-Si3N4 at 187$0^{\circ}C$ and above were detected by XRD analysis. Three different two-step schedules were employed to obtain sintered body with above 99% theoretical density and to investigate the effect of the sintering variables on the density, the microstructure and the mechanical properties of the sintered body. The sintered density did not change with the heating rate, and the microstructure became coarser as the temperature increased. The strength decreased with the width of $\beta$-Si3N4 grain, while the fracture toughness increased with the square root of it. A ceramic cutting tool made of the sintered body showed an uniform flank wear after the cutting test.
In this paper, $Si_3N_4/hBN$ ceramics with various hexagonal boron nitride (hBN) contents (0, 10, 20, or 30 wt%) were fabricated via spark plasma sintering (SPS) at $1500^{\circ}C$, 50MPa, and 10m holding time. The material properties such as the relative density, hardness, and fracture toughness were systematically evaluated according to the hBN content in the $Si_3N_4/hBN$ ceramics. The results show that relative density, hardness, and fracture toughness continuously decreased as the hBN content increased. In addition, peak-step drilling (with tool diameter $500{\mu}m$) was performed to observe the effects of hBN content in micro-hole shape and cutting force. A machined hole diameter of $510{\mu}m$ (entrance) and stable cutting force were obtained at 30 wt% hBN content. Consequently, $Si_3N_4/30wt%$ hBN ceramic is a feasible material upon which to apply semi-conductor components, and this study is very meaningful for determining correlations between material properties and machining performance.
In this study, through the experimental results of grinding ratio, grinding force and surface roughness with the obtained wear amount of diamond wheel and ceramic material during the grinding process, the following conclusions could be found. In the case of $Si_3N_4$, the wear of diamond wheel is large while the grinding force is stable and the range of change in surface roughness is small. for the case of $AL_2O_3$ and $ZrO_3$, while the wear of diamond wheel is getting smaller, the grinding force is increasing but the value of surface roughness is decreasing. For grinding with the vitrified bond wheel, it seems that the self-sharpening can be found for $Si_3N_4$ and the glazing effect of the cutting edge for $AL_2O_3$ and $ZrO_3$.
The machining process of ceramics can be characterized by cracking and brittle fracture. In the machining of ceramics, edge chipping and crack propagation are the principal reasons to cause surface integrity deterioration. Such phenomenon can cause not only poor dimensional and geometric accuracy, but also possible failure of the ceramic parts. Thus, traditional ceramics are very difficult-to-cut materials. To overcome such problems, in this paper, h-BN powder, which gives good cutting property, is added for the fabrication of machinable ceramics by volume of 5, 10, 15, 20, 25 and 30%. The objectives of this paper is to evaluate the fracture phenomenon of the tungsten carbide tool and the variation of surface integrity of the manufactured machinable ceramics under various cutting conditions during end mill machining With CNC machining center.
The engineering ceramic is one of the materials advantageous in various conditions with high strength, endurance at high temperature, abrasion resistance and corrosion resistance, etc. However, due to high strength and high brittleness, ceramic incurs high costs and long time on finishing process required after sintering. So a process for obtaining wanted measurements of them has been studied using the high temperature which makes ceramics softened and heat affected recently. This study makes an estimate of laser-assisted machining (LAM) if an economically practical process for manufacturing precision silicon nitride ceramic parts using laser beam. In this study, mechanical properties of silicon nitride at high temperature were observed. And during the LAM, it was observed that cutting force and tool wear were reduced and oxidation of machined surface was increased according to a increase of laser power.
Laser assisted machining (LAM) has been researched in order to machine the silicon nitride ceramics economically and effectively. LAM is an effective machining method by local heating of the cutting part to the softening temperature of the silicon nitride using laser beam. When silicon nitride ceramics is heated using a laser beam, the surface of silicon nitride ceramic is softened, oxidized and decomposed. And then surface hardness is decreased. Through machining in low viscosity and hardness conditions, silicon nitride was machined effectively and the life span of tool was increased. The plastic deformation was occurred due to softening of amorphous YSiAlON above $ 1,000^{\circ}C$. Transgranular fracture of ${\beta}-Si_3N_4$ was occurred when YSiAlON was not softened, but mostly intergranular fracture was occurred by the plastic deformation of softened YSiAlON.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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