鍍鈦增加強(qiáng)度

通過不同燒結(jié)溫度下鐵基結(jié)合劑胎體以及分別含未鍍金剛石和鍍鈦金剛石節(jié)塊的抗彎強(qiáng)度可以看出：隨著燒結(jié)溫度的升高，結(jié)合劑胎體的抗彎強(qiáng)度先升高再降低，從700 °C 的542 MPa 增加到730 °C 的565 MPa，在760 °C 時(shí)達(dá)到最大值589 MPa，然后在790 °C 時(shí)降到565 MPa。原因分析如下：在760 °C 之前，結(jié)合劑胎體存在欠燒的行為，胎體還沒有致密化。溫度升高，燒結(jié)時(shí)液相量增加，節(jié)塊空隙減少，對(duì)金剛石的潤(rùn)濕性好，節(jié)塊抗彎強(qiáng)度相應(yīng)提高。在760 °C 以后，有過燒行為，出現(xiàn)流料現(xiàn)象，同時(shí)過高的溫度導(dǎo)致鐵基對(duì)金剛石的嚴(yán)重侵蝕，金剛石發(fā)生碳化，使得金剛石與鐵基結(jié)合劑的界面結(jié)合強(qiáng)度顯著下降。

未鍍金剛石節(jié)塊和鍍鈦金剛石節(jié)塊的抗彎強(qiáng)度隨燒結(jié)溫度的變化與胎體節(jié)塊抗彎強(qiáng)度有一致的變化規(guī)律，都是在760 °C 時(shí)抗彎強(qiáng)度達(dá)到最大值，分別為482.6 MPa 和519.2 MPa；另外，加入金剛石以后，節(jié)塊的抗彎強(qiáng)度都降低，但鍍鈦金剛石節(jié)塊的抗彎強(qiáng)度要高于未鍍金剛石節(jié)塊。一般情況下，金剛石與胎體材料的界面往往成為斷裂源，金屬結(jié)合劑金剛石節(jié)塊的抗彎強(qiáng)度通常會(huì)低于金屬結(jié)合劑胎體的抗彎強(qiáng)度。

不同燒結(jié)溫度下，通過鐵基結(jié)合劑胎體對(duì)金剛石的把持力系數(shù)的變化可以看出：未鍍和鍍鈦金剛石的把持力系數(shù)隨燒結(jié)溫度的升高有相同的變化規(guī)律，在730 °C 時(shí)把持力系數(shù)最大。在不同的燒結(jié)溫度下，鍍鈦金剛石節(jié)塊的把持力系數(shù)均高于未鍍的，說明金剛石表面鍍鈦后，胎體對(duì)金剛石的把持能力提高，即胎體與金剛石間的結(jié)合強(qiáng)度增加。此外，把持力系數(shù)與燒結(jié)溫度之間沒有線性關(guān)系 。

以最常用的鐵基和銅基結(jié)合劑為基體，分別加入表面未鍍和鍍鈦金剛石，然后在不同的燒結(jié)溫度下熱壓燒結(jié)分別得到鐵基和銅基結(jié)合劑胎體以及鐵基和銅基結(jié)合劑金剛石節(jié)塊，通過測(cè)試節(jié)塊的抗彎強(qiáng)度和觀測(cè)節(jié)塊斷面的微觀形貌來(lái)研究金剛石表面鍍鈦對(duì)金屬結(jié)合劑金剛石節(jié)塊把持力的影響 。

不同燒結(jié)溫度下，銅基結(jié)合劑胎體、含未鍍鈦金剛石節(jié)塊和含鍍鈦金剛石節(jié)塊的抗彎強(qiáng)度和把持力系數(shù)不同。它們的變化規(guī)律基本與鐵基結(jié)合劑時(shí)類似。隨著燒結(jié)溫度的升高，3 個(gè)試樣的抗彎強(qiáng)度同樣先升高再降低，在720 °C 時(shí)抗彎強(qiáng)度均達(dá)到最大，分別為644 MPa、497.2 MPa 和535 MPa。同樣地，使用鍍鈦金剛石后節(jié)塊的抗彎強(qiáng)度比未鍍的要高，分別提高了7.0%、7.6%、10.7%和5.2%。使用鍍鈦金剛石后的把持力系數(shù)比采用未鍍金剛石時(shí)有所增加，說明金剛石表面鍍鈦能夠改善其與銅鐵基結(jié)合劑的界面結(jié)合狀況，增強(qiáng)結(jié)合劑對(duì)金剛石的把持力。

為了解金屬結(jié)合劑與金剛石間界面的結(jié)合狀態(tài)，用SEM 觀測(cè)了鐵基結(jié)合劑金剛石節(jié)塊經(jīng)抗彎強(qiáng)度測(cè)試斷裂后的斷面形貌。金剛石表面有很多坑點(diǎn)，而且金剛石表面有片狀脫落現(xiàn)象，界面間存在明顯的溝槽，說明未鍍金剛石與結(jié)合劑的結(jié)合狀態(tài)較差。這是因?yàn)榻饎偸欠墙饘伲c結(jié)合劑金屬之間有較高的界面能，金剛石不能被結(jié)合劑金屬浸潤(rùn)，因而金剛石與結(jié)合劑金屬之間的結(jié)合狀況為機(jī)械包鑲。而在圖6b 中可以看出金剛石表面比較光滑，金剛石與結(jié)合劑之間結(jié)合緊密，斷口處金剛石表面粘有結(jié)合劑，金剛石表面未發(fā)現(xiàn)片狀脫落現(xiàn)象。

若金剛石表面沒有鍍覆層，高溫?zé)Y(jié)時(shí)鐵合金中的元素會(huì)對(duì)金剛石表面產(chǎn)生較嚴(yán)重的化學(xué)侵蝕(如使金剛石表面石墨化)，從而影響結(jié)合劑對(duì)它的把持力和金剛石的強(qiáng)度。金剛石表面鍍鈦后，依靠鍍鈦層的中介作用，結(jié)合劑牢牢地把持著金剛石。這說明使用鍍鈦金剛石能夠改善鐵基結(jié)合劑與金剛石界面的結(jié)合狀況，增強(qiáng)了結(jié)合劑對(duì)金剛石的把持力[8]。銅基結(jié)合劑與金剛石的結(jié)合與此類似 。

采用表面鍍鈦金剛石制備的鐵基和銅基結(jié)合劑節(jié)塊的抗彎強(qiáng)度和把持力系數(shù)與采用表面未鍍金剛石制備的節(jié)塊相比都有所提高 。2100433B