Ni-Al 輔助微波自蔓延燒結制備Ti3SiC2 基金剛石復合材料工藝研究

史書浩 楊黎 郭勝惠 高冀蕓 侯明 魯元佳

摘要 為降低金剛石磨削工具的制造成本和能耗，探尋一種在低能耗下實現高性能陶瓷結合劑金剛石磨具的制備工藝，同時研究助燃劑Si 和金剛石粒度等因素對樣品物相組成、顯微形貌和磨削性能的影響。采用Ti、Si、石墨粉和金剛石磨料作為原料，經冷壓成型至生胚，通過Ni-Al 輔助在微波場加熱誘發Ti-Si-C 體系發生自蔓延高溫合成（SHS）反應以制備Ti3SiC2 基金剛石復合材料。結果表明，高熱值Ni-Al 合金輔助可以縮短樣品的燒結時間，還可以將誘發SHS 反應的溫度點控制在金剛石石墨化溫度以下。在Ar 保護氣氛下，Ti-Si-C 體系發生SHS 反應，可生成Ti3SiC2、TiC 和Ti5Si3 等3 種物相。隨Si 含量升高，Ti3SiC2 相先增多后減少，當n （Ti）： n （Si）： n （C）= 3∶1.1∶2 時，復合材料的磨削性能最佳，磨耗比最高可達286.53。分析不同原料配比下的試樣磨耗比差異的產生機制，認為基體組織中存在微小且分布均勻的氣孔結構，在磨削時可產生大區域的平整磨削面，易于發揮金剛石磨料的磨削效果，有利于提升復合材料樣品的磨削性能。

關鍵詞 微波自蔓延燒結；Ti3SiC2；金剛石復合材料；Ni-Al 合金

中圖分類號 TG74 文獻標志碼 A

文章編號 1006-852X（2024）01-0022-09

DOI 碼 10.13394/j.cnki.jgszz.2023.0021

收稿日期 2023-02-05 修回日期 2023-03-26