口腔修复学中,氧化锆陶瓷材料由于其良好的力学性能和优异的美学效果,成为牙科修复体的优选材料。磨削加工是陶瓷材料最常用的一种加工方式,但在磨削区容易聚集大量热使得温度升高,而且润滑条件不佳会增大摩擦力,引起裂纹损伤。完全无损伤的加工方式效率低下,且难以控制。而裂纹超过损伤容限后,材料断裂,无法满足修复体使用性能要求。这一技术瓶颈限制了氧化锆材料的临床应用。因此,如何在减小或避免裂纹损伤的同时,扩大延性域去除范围成为牙科修复体加工的关键问题。同时,在传统的加工方式中,浇注式磨削大量使用切削液,造成了成本增加和环境污染等问题,不符合当前绿色加工的主题。而纳米流体微量润滑工艺的提出,解决了浇注式成本高及微量润滑不充分的换热能力等瓶颈问题,有效改善了工件表面完整性,提高了加工效率。根据以上问题,本文拟开展纳米流体微量润滑磨削牙科氧化锆裂纹扩展力学行为及摩擦学性能的研究,研究磨粒作用下陶瓷材料应力状态与裂纹扩展机理,分析摩擦系数对裂纹扩展机理的影响规律;揭示润滑工况与裂纹损伤对材料延性域去除的作用机制;研究裂纹深度对材料摩擦学性能的影响规律。本论文主要研究内容如下:1、研究纳米流体微量润滑磨削陶瓷加工机理,分析比磨削力、摩擦系数、工件表面形貌等润滑性能评价参数。2、建立压痕与划痕过程应力场模型;研究压痕与划痕状态下的应力状态,分析法向载荷、切向载荷对主应力及剪应力的影响;揭示磨粒作用下裂纹产生与扩展机理,分析摩擦系数对裂纹长度的影响关系。3、研究陶瓷材料的材料去除方式,分析延性域去除对材料性能的影响;建立磨削加工时的亚表面损伤模型,研究磨削参数对亚表面损伤深度的影响规律;提出牙科陶瓷延脆转变临界条件,建立考虑损伤深度的延脆转变临界未变形切屑厚度模型,分析摩擦系数与亚表面损伤深度对临界未变形切屑厚度的影响规律。4、研究不同润滑工况(干磨削、微量润滑、纳米流体微量润滑)下的裂纹扩展力学行为,分析不同润滑方式下的润滑性能。采用单颗磨粒平均磨削力判定材料去除磨削行为,确定不同润滑工况下牙科氧化锆延性域去除阈值区间,分析延脆转变临界未变形切屑厚度模型误差,研究纳米流体微量润滑对牙科氧化锆延性域去除的影响机制。5、研究不同润滑工况对牙科氧化锆摩擦学性能的影响机制。实验模拟口腔环境,分析微量润滑和纳米流体微量润滑磨削牙科氧化锆的摩擦学性能,研究裂纹扩展深度对牙科氧化锆摩擦学性能的影响机制,揭示纳米粒子对牙科氧化锆陶瓷摩擦学特性的作用规律。