先进陶瓷的分类及表面形貌测量技术的发展

先进陶瓷按其特征分为结构陶瓷和功能陶瓷。

先进陶瓷通常是指采用高纯度、超细人工合成或精选的无机化合物为原料，具有精确的化学组成，精密的制造加工技术和结构设计，并具有优异特性的陶瓷。先进陶瓷分为结构陶瓷和功能陶瓷。

结构陶瓷是指能作为工程结构材料使用的陶瓷，其特点是高强度、高硬度、高弹性模量、耐高温、耐磨损、抗热震;

功能陶瓷是指具有电、磁、光、声、超导、化学、生物等特性，且具有相互转化功能的一类陶瓷。

先进陶瓷材料由于其化学键主要是共价键、离子键以及它们的混合键，所以其具有高硬度、高耐磨性、耐腐蚀、耐高温、低导热性、低导电性等优良的物理和化学特性，因此被广泛的用于光电子信息、微电子技术、传感技术、生物医学、机械、汽车和航空航天等领域。典型的例子有陶瓷球轴承、陶瓷刀具、高压陶瓷变压器、生物陶瓷人工骨、陶瓷气缸套、燃气轮机涡轮叶片、陶瓷活塞等。

目前，先进陶瓷磨削表面的评价仍然沿用传统的评价金属的粗糙度指标。但是，同样粗糙度值的金属表面和先进陶瓷表面相差很大。这种差异性主要是由于先进陶瓷属于硬脆材料，加工过程中容易出现裂纹、破碎、划痕等损伤造成的。此外，机加工表面形貌对零件的使役性能和配合都有显著的影响，典型的如密封、润滑、抗疲劳性及摩擦磨损等。因此，寻找一种适合先进陶瓷表面形貌表征的方法迫在眉睫。

如：在机械行业中，加工的表面形貌特征，对整个系统的接触刚度、接触强度、摩擦磨损、配合性质，以及传动精度都有很大的影响，从而影响到整个系统的可靠性、工作精度、使用寿命及震动性等;在航空航天制造业中，光学元件的表面形貌，即使只有很小的一点微观凹凸不平，也会引起光的散射而使光系统的性能变差，从而影响到整个系统的性能。

表面形貌测量技术的发展

20世纪初期，加工表面质量的检测是靠人的视觉和触觉来实现。

1929年，德国学者施马尔茨利用光学放大原理制造出了__台表面轮廓测量仪。能垂直放大到200倍。

1936年，艾博特制造出了__台车间用的测量表面粗糙度的仪器。

现在测量仪器已经取得了很大的发展，以下是按照测量方式的不同将目前测量仪器进行介绍。

(1)接触式轮廓仪

接触式轮廓仪是一种比较传统的测量方式，该方法是通过测量仪器与被测表面之间的移动进行测量，通过测量可以获得某一截面原始轮廓形状的数据，然后利用计算机对其进行数字滤波，并计算相应的评价参数。

优点：操作方法简单、直观性强，在表面测量中已经被广泛应用。而且被国家学者一致认为是二维粗糙度的标准测量方法。

扫描探针显微镜

最典型的是扫描隧道显微镜(STM)和原子力显微镜(AFM)。两种都可以实现纳米或者超纳米的垂直分辨率。STM原子级水平的探针在密度尺度内对被测表面进行扫描。

(2)非接触式测量仪

20世界50年代，光学技术被引入到表面形貌测量中，实现了非接触式测量。

优点：测量技术具有快速、非破坏性、可在线测量的特征，因此被广泛用在表面测量中。

按照测量原理的不同可以将此类测量技术分为：基于光学散射原理的测量技术、基于光学干涉原理的测量技术和基于图像处理技术的测量技术。