1、為了解決高溫高壓條件下聚晶超硬復(fù)合材料制備過程中，樣品尺寸及形狀受高壓腔體限制、生產(chǎn)成本高、燒結(jié)工藝條件復(fù)雜的問題，本文提出采用放電等離子燒結(jié)（簡(jiǎn)稱SPS）系統(tǒng)來制備聚晶超硬復(fù)合材料。SPS系統(tǒng)的低溫快速燒結(jié)可以有效地抑制高溫下金剛石的石墨化以及立方氮化硼（cBN）的向六方氮化硼（hBN）的轉(zhuǎn)化。同時(shí)，本研究選擇添加與石墨或者h(yuǎn)BN具有強(qiáng)反應(yīng)活性的元素組分，并與高溫轉(zhuǎn)化的石墨或hBN進(jìn)行反應(yīng)而生成新的硬質(zhì)相，將其完全吸收，最終獲得無石墨

2、相或者h(yuǎn)BN相殘留的由新生成的硬質(zhì)相化學(xué)鍵合的陶瓷基聚晶超硬復(fù)合材料。
　　向金剛石原料中添加與碳發(fā)生反應(yīng)生成硬質(zhì)相的活性元素 Si、Ti，實(shí)現(xiàn)添加組分與金剛石的化學(xué)鍵合，在提高復(fù)合材料致密度的同時(shí)，增強(qiáng)了結(jié)合劑對(duì)金剛石顆粒強(qiáng)有力的把持作用。當(dāng)Si為20 wt.％、Ti為30 wt.%、金剛石為50 wt.%時(shí)，聚晶金剛石復(fù)合材料的致密度、抗折強(qiáng)度、顯微硬度最優(yōu)。在此配方下，當(dāng)燒結(jié)溫度低于1600℃時(shí)，Si/Ti結(jié)合劑不易熔化，組

3、元顆粒得不到有效活化，無法與金剛石發(fā)生完全充分的反應(yīng)及化學(xué)鍵合，結(jié)合劑對(duì)金剛石顆粒的把持力較低。當(dāng)燒結(jié)溫度達(dá)到1650℃時(shí)，復(fù)合材料的致密度達(dá)到99.36%，抗折強(qiáng)度達(dá)到448.5 MPa，顯微硬度達(dá)到29.7 GPa的最高值。此時(shí)，樣品的綜合機(jī)械性能最佳，樣品中無石墨相及Si、Ti單質(zhì)相殘留，而是以SiC、TiC硬質(zhì)相結(jié)合構(gòu)成陶瓷基PCD復(fù)合材料。當(dāng)燒結(jié)溫度達(dá)到1700℃時(shí)，PCD復(fù)合材料中出現(xiàn)石墨相殘留。
　　在聚晶cBN復(fù)合

4、材料的SPS燒結(jié)制備過程中，選擇添加與hBN具有強(qiáng)反應(yīng)活性的Al/Ti結(jié)合劑。研究結(jié)果表明，當(dāng)Al為10 wt.%，Ti為35 wt.%，cBN為55 wt.%時(shí)，燒結(jié)制備的聚晶cBN復(fù)合材料的致密度、抗折強(qiáng)度、顯微硬度達(dá)到最優(yōu)。在此配方下，當(dāng)燒結(jié)溫度低于1300℃時(shí)，由于燒結(jié)溫度太低，Al/Ti結(jié)合劑與BN反應(yīng)不夠充分，所生成的硬質(zhì)相基體對(duì)cBN顆粒的包裹不夠緊密，把持力不夠。當(dāng)燒結(jié)溫度為1400℃時(shí)，復(fù)合材料的致密度達(dá)到99.12%

5、，抗折強(qiáng)度達(dá)到395.6 MPa，顯微硬度達(dá)到14.1 GPa的最高值?？梢灾苽涑鼍C合機(jī)械性能最佳，無hBN相及Al、Ti單質(zhì)相殘留的陶瓷基PCBN復(fù)合材料。當(dāng)燒結(jié)溫度為1500℃時(shí)，復(fù)合材料中開始出現(xiàn)殘留的hBN相。溫度升高到1600℃時(shí)，復(fù)合材料中的cBN全部轉(zhuǎn)化為hBN。
　　此外，采用尿素沉淀法成功地制備了氧化鋅涂覆的金剛石，并將其制備成陶瓷結(jié)合劑金剛石復(fù)合材料。研究表明，氧化鋅涂層隔絕了金剛石與氧介質(zhì)的接觸，使得金剛石的