结构陶瓷具有耐高温、抗腐蚀、高耐磨、高刚度重量比等优越特性,但其质地硬脆,传统工艺的可加工性能差,远远不能满足国防军工、航空航天、尖端科技,以及高速发展的铁路、船运等领域的需要。高速磨削有望破解难加工材料结构陶瓷高效、高表面完整性加工难题,但在高速磨削时,工件材料处于超常应变率状态,在瞬间发生激变,其在高应变率下的高速磨削机理、磨削表面完整性保证等有待进一步深入研究与实践。工业中大量使用的轴类外圆磨削中,缺乏磨削温度和磨削力同时测试的装置和方法,难以考察高速外圆磨削下的热力耦合作用对表面完整性的影响。针对以上结构陶瓷高速磨削技术存在的瓶颈问题,本文以结构陶瓷碳化硅(SiC)和外圆磨削为对象,开展高速磨削热力耦合机理与其对陶瓷工件表面完整性影响的研究,主要研究成果和创新点包括：1.综合采用了材料本构模型、状态方程、以及失效准则开展了脆性材料去除机理的有限元仿真研究。提出了SiC陶瓷高速磨削应变率作用下微裂纹的形成原理。基于有限元仿真和高速磨削实验结果,揭示了脆性材料高速磨削热力耦合共同作用下的磨削表面增韧机理,即高速磨削高温所致的材料软化、以及高应变率促进和扩展的磨削表面微裂纹云,从而减少了主裂纹的扩展,产生了微裂纹屏蔽增韧效应。突破了现有脆性材料去除机理的研究主要依据静态加载条件下的临界成屑厚度模型,该模型未涉及磨粒-工件接合面上磨削温度对工件材料物理、机械性能的影响和软化效应,也未涉及磨粒和工件相对运动速度所产生的高应变率对脆性材料的增韧、软化效应。2.鉴于目前陶瓷磨削性能评价体系中缺乏一个能同时表征材料去除能力和表面损伤影响的定量指标,通过对双主应力(平行磨削方向主应力和垂直磨削方向主应力)的分析,提出了一个新的表征要素：脆性材料可磨削性指数q。通过高速磨削实验构建Gμ值-vs关系图,发现当砂轮速度Vs为20-60m/s时,提高砂轮速度不能显著提高SiC陶瓷的可磨削性指数；而当砂轮速度vs继续提高到80-140m/s时,可磨削性指数将提高到原来的1.2-1.5倍,表明脆硬材料在高速磨削时的应变率所产生的微裂纹屏蔽效应与高温所产生的软化效应是脆性材料增韧的主要原因。3.发明了一种适用于回转体零件的高速磨削温度和磨削力的测试装置和方法,提出和设计了高速外圆磨削工件表面温度和磨削力同时在线测量的工件结构、合理规划了磨削力和温度传感器的布局,实现了磨削力、热在同一次磨削过程中的同步测量,为高速磨削热力耦合机理的深入研究奠定实验测试基础。同时,所提出的剖分工件结构也为后续亚表面损伤的SEM测量提供了便利,可以避免磨削后再切割所带来的二次损伤。4.采用基于工件表面温度的热分配比计算(Rw-WST)方法,建立了基于Rw-WST的热分配比Rw数学模型,克服了现有磨削热分配的计算主要仍需通过热流分布模型及磨削热分配比的两次假设的计算缺陷。经实验结果表明：应用Rw-WST法不需要假设热流分布模型,通过实测工件表面温度,可以真实客观地计算陶瓷高速外圆磨削中进入工件表面的热流强度分布。5.通过高速磨削实验和X射线衍射残余应力分析技术,探讨了磨削工艺参数对表面完整性的影响。实验结果表明：在材料去除率恒定的条件下,在提高砂轮速度的同时提高工件速度,和减少磨削深度,可以改善磨削表面粗糙度；磨削表面残余应力(拉应力、压应力)也随着砂轮速度和工件速度的提高,幅值降低。在高速磨削热力耦合作用下,SiC的相变(p-相转变为α-相)比例减小。综上,提出了优化工艺参数减少材料激变的措施,以改善和提高结构陶瓷的表面完整性。