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超硬材料是指硬度达到40 GPa以上的材料,主要包括金刚石和立方氮化硼。超硬材料和树脂结合剂组成超硬树脂磨具,广泛应用于汽车工业、石油钻探、建筑工程、机械加工、仪器仪表、电子工业、航空航天以及现代尖端科学领域。树脂结合剂磨具自锐性好,易加工修整。不过,在树脂磨具中超硬材料应用时易脱落,把持力不大,使超硬磨料不能完全发挥作用;金属结合剂在工作过程中有很好的把持力,将超硬磨料和金属材料复合,制备成复合磨料后添加在树脂磨具中,可提高超硬材料的把持力,使其发挥更大的应用价值。本研究主要包括以下内容:(1)通过粉末冶金的方法制备硬脆性的金属结合剂,选用电解Fe,Cu85Sn15作为基础原料,添加元素P、B,研究了 P、B元素添加量(体积分数的0%、3%、5%、8%、11%)、不同烧结温度(650℃、680℃、710℃、730℃、750℃)对铁基金属结合剂材料力学性能及微观结构的影响。研究表明:添加非金属元素P、B均可使金属结合剂的抗冲击强度和抗弯曲强度降低,洛氏硬度增加,使铁基金属结合剂硬脆性提高;结合剂硬脆性最佳时,Fe-CuSn-P的烧结温度分别为710℃,添加量为5%,且在此工艺条件抗冲击强度、抗弯曲强度分别由原来的135 k J/m2、840 MPa、减小到了 111 kJ/m2、560 MPa,下降率分别为82.2%、33%,硬度由原来的HRB 65增加到了 HRB 91,增加率为40%;Fe-CuSn-B的烧结温度为730℃,但在此温度下添加量3%-11%均能满足使用要求,无最佳值。(2)金刚石/Fe-CuSn-P 复合磨料的制备,研究了金刚石/Fe-CuSn-P复合磨料的制备工艺、润湿剂种类(无机润湿剂磷酸盐、有机润湿剂W-120造粒粉)和用量(0.20 g、0.25 g、0.30 g)对复合磨料性能和应用的影响。研究表明:热压烧结制备最佳工艺的温度为720℃,保温时间6 min,无压烧结制备工艺的最佳烧结温度为780℃,保温时间3 h;热压烧结制备工艺简单,复合磨料表面平整,粒度为10#的成品率高达70%;无压烧结制备的复合磨料,表面粗糙,且有轮齿状结构,粒度为18#的复合磨料成品率为55%,单颗粒平均强度200 N;粒度为10#的复合磨料成品率约在25%,单颗粒平均强度400 N;复合磨料应用在树脂磨具中时,将超硬材料与金属结合不复合直接添加在树脂磨具中使用时的磨耗比为1.52,以复合磨料(无机润湿剂磷酸盐润湿无压烧结制备)添加在树脂磨具中使用时的磨耗比为20.7,提高将近20倍;金刚石/Fe-CuSn-P复合提高了超硬磨料的把持力和树脂磨具的磨耗比,减少了工件的发蓝、烧伤情况,提高了打磨工件的表面质量。