黄耀杰，向刚强，诸美杏，翟孟杰，周玉梅，张凤林

(1.广东工业大学，广州 510006; 2.广东奔朗新材料股份有限公司，佛山 528313;3.广东技术师范大学，广州 510665)

1 引言

金属结合剂金刚石工具广泛应用于陶瓷、玻璃、混凝土、石材等硬脆材料的粗加工[1]。常见的金属结合剂主要包括钴基、铜基、镍基和铁基等类别。为了改善结合剂的力学性能以及对金刚石的浸润状态，结合剂中常加入Ni、Co、Cu、Zn、Sn、Pb、Cr等合金元素[2-3]。一方面大量合金元素的添加会提高工具的原材料成本，另一方面个别元素可能在制造和使用过程中造成一定的重金属污染和职业健康危害。卢柯院士曾提出在结构材料的设计上进行素化的概念，即减少合金化，尽量通过微观结构或缺陷设计对材料进行强化[4]。基于此，本文在金属结合剂的材料设计上提出了一种“素化”的概念，以大幅减少合金元素的种类和含量，降低材料成本和重金属含量，研究开发一种成分简单、低成本、环境友好型的金属结合剂金刚石工具。

2 试验方法

本文使用的原材料包含Fe粉和Al粉，具体的材料参数见表1所示。将Fe粉和Al粉按照一定比例配比，再使用行星式球磨机进行混合球磨，球磨转速为250 r/min球料比为6∶1，球磨时间5 h。将球磨后的混合粉末冷压成压坯，压力为200 MPa。随后使用直烧式热压烧结机对冷压压坯进行烧结，在设定温度下进行保温，随炉冷却。

表1 原材料参数

使用阿基米德法测量结合剂的密度。使用HR-150DT洛氏硬度计测量结合剂的硬度。在AGS-X-50 KND型万能材料试验机上使用三点抗弯法测量结合剂的抗弯强度。……