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传统的致密型金属结合剂砂轮具有导热性能好、对磨料的把持强度高、承载能力强、耐磨性能好等特点,但在使用过程中存在自锐性差、磨削温度高等问题,限制了磨具加工效率的提高。而多孔金属结合剂超硬磨具通过引入孔隙结构解决了以上问题,但同时也削弱了结合剂对磨料的把持力。因此在保证气孔率的同时提高结合剂对磨料的把持力,是提高磨削加工效率的关键。本文提出以Fe-Al、Ni-Al、Ti-Al金属粉末作为多孔金属结合剂,利用Kirkendall效应、粉末颗粒之间的间隙及反应造孔等造孔机制通过SPS定容烧结来制备气孔率可控的超硬磨具。通过添加磷铁粉和低熔点金属(Cu、Zn、Sn)来提高FeAl多孔金属结合剂在低温烧结时的抗折强度。同时改变原料粉末粒度,分析孔隙结构及孔径的大小分布与抗折强度之间的关系。最后在800℃和1100℃分别制备出了气孔率为30%的不同浓度和粒度的金刚石磨具和立方氮化硼(cBN)磨具,且研究了结合剂与磨料(金刚石、cBN)的界面结合状态及对磨具抗折强度的影响。实验结果表明:1、定容烧结可将结合剂的气孔率精准控制,气孔率达到30%-60%,相同气孔率的Fe和Al等摩尔配比的样品抗折强度比其他配比的FeAl金属间化合物高。在相同气孔率下,FeAl多孔金属结合剂样品抗折强度高于Ni-Al和Ti-Al的样品。2、添加磷铁粉、低熔点金属Cu、Zn、Sn等组分降低了Fe、Al为主的样品烧结温度,提高了结合剂在800℃烧结样品的抗折强度。磷铁粉的掺入量为20%时,抗折强度高达155 MPa。掺入Cu、Zn的FeAl基多孔金属结合剂其抗折强度达到163 MPa。3、Fe、Al粉末粒度在5μm-50μm之间,烧结后气孔率为30%的结合剂样品孔径大小随着粉末粒度的增大而增加,其抗折强度和孔隙圆度随着粉末粒度的增大呈线性降低。Fe粉粒度相同,控制气孔率相同的情况下,结合剂的抗折强度和气孔的圆度随着Al粉粒度的增大而逐渐降低,孔径大小无明显变化。4、在气孔率设计为30%,结合剂原料粒度为5μm时,随着磨粒(金刚石或cBN)粒度和浓度的增大,磨具的抗折强度逐渐降低。磨料与结合剂在界面的化学结合,提高了对金刚石的把持力,在一定程度上减缓了磨具抗折强度的降低。