吴益雄，陈欣宏，彭家万，刘嘉盟，刘 伟，张凤林

(1.广州晶体科技有限公司，广州 510520;2.广东工业大学 机电工程学院，广州 510006)

1 引言

金属结合剂金刚石工具广泛应用于石材、玻璃、混凝土、建筑陶瓷、沥青路面的切割、钻孔、成型加工等[1]。其常用的制备方法是采用粉末冶金将金刚石磨粒与Cu、Sn、Co、Ni、Zn、Fe、W、Cr等金属单质或合金粉末进行热压烧结，其中的重金属元素较高[2- 3]。这些重金属元素价格高昂，而且在制造以及应用等过程中都有可能会造成一定程度的环境污染。此外，重金属可以通过大气、土壤及水等进入生态系统或食物链，从而对人体的健康产生极大危害。

Fe和Al在地壳中含量丰富，属于非重金属元素，其消耗后在自然环境中氧化或分解都不会造成重金属污染。并且成本低廉，经济性好。Fe和Al在经过一定的材料设计后，可以合成力学性能优异的各种结构材料，例如Fe3Al，其密度小(6.72 g/cm3)，比强度大，在高温下的抗氧化、抗腐蚀以及摩擦磨损性能优异[4-5]。并具备反常屈服效应，即随着温度的提高，Fe3A1金属间化合物的屈服强度先升高后降低，在550 °C左右达到最大值[6]。

为了获得一种环境友好型高性能的金刚石工具，本文提出基于Fe-Al自蔓延反应的金属结合剂金刚石工具制备，研究Fe3Al结合剂的自蔓延反应热压烧结机理，并制备了金刚石工具，测试了工具的加工性能。

2 实验方法

本研究所使用原材料的主要参数及来源见表1所示，在Ar气氛保护下，将Fe和Al粉按摩尔比3∶1进行配比密封于尼龙球磨罐中，球料比为6∶1，以250 r/min的转速行星球磨5小时。……