Ni-Al 辅助微波自蔓延烧结制备Ti3SiC2 基金刚石复合材料工艺研究

史书浩 杨黎 郭胜惠 高冀芸 侯明 鲁元佳

摘要 为降低金剛石磨削工具的制造成本和能耗，探寻一种在低能耗下实现高性能陶瓷结合剂金刚石磨具的制备工艺，同时研究助燃剂Si 和金刚石粒度等因素对样品物相组成、显微形貌和磨削性能的影响。采用Ti、Si、石墨粉和金刚石磨料作为原料，经冷压成型至生胚，通过Ni-Al 辅助在微波场加热诱发Ti-Si-C 体系发生自蔓延高温合成（SHS）反应以制备Ti3SiC2 基金刚石复合材料。结果表明，高热值Ni-Al 合金辅助可以缩短样品的烧结时间，还可以将诱发SHS 反应的温度点控制在金刚石石墨化温度以下。在Ar 保护气氛下，Ti-Si-C 体系发生SHS 反应，可生成Ti3SiC2、TiC 和Ti5Si3 等3 种物相。随Si 含量升高，Ti3SiC2 相先增多后减少，当n （Ti）： n （Si）： n （C）= 3∶1.1∶2 时，复合材料的磨削性能最佳，磨耗比最高可达286.53。分析不同原料配比下的试样磨耗比差异的产生机制，认为基体组织中存在微小且分布均匀的气孔结构，在磨削时可产生大区域的平整磨削面，易于发挥金刚石磨料的磨削效果，有利于提升复合材料样品的磨削性能。

关键词 微波自蔓延烧结；Ti3SiC2；金刚石复合材料；Ni-Al 合金

中图分类号 TG74 文献标志码 A

文章编号 1006-852X（2024）01-0022-09

DOI 码 10.13394/j.cnki.jgszz.2023.0021

收稿日期 2023-02-05 修回日期 2023-03-26