拥有优异物理化学性能的金刚石在加工制造和半导体等领域有着广泛的应用。作为一种重要的高强度合金,Ni-Cr合金成分同时含有可诱导金刚石石墨化的金属元素Ni和可与金刚石反应生成碳化物的金属元素Cr。一方面,金刚石是Ni-Cr合金高效加工的重要工具,但加工时Ni-Cr合金与金刚石的固态反应导致金刚石剧烈磨损,严重影响了金刚石的使用寿命和加工质量。同时,Ni-Cr合金是常用的金刚石工具结合剂,但是与金刚石磨粒的固态结合机理尚有待进一步明确。最后,随着金刚石生长技术的进步,利用Ni、Cr等金属元素辅助金刚石磨削成为近期研究热点。因此,金刚石与Ni-Cr合金的固态反应研究将为上述领域的全面发展提供重要理论依据。本课题通过低于Ni-Cr合金液相线的温控实验,明确了Ni-Cr合金与金刚石（100）和（111）晶面的固态反应机理。基于第一性原理计算,解释了Ni-Cr合金与金刚石（100）和（111）晶面反应初期界面元素扩散行为。最后通过固态作用机理,探讨了金刚石加工Ni-Cr合金时的动态磨损产物,为Ni-Cr合金的高效加工提供了理论支持。此外,Ni-Cr合金固态作用下对金刚石界面形貌的影响,为大尺寸晶圆级金刚石材料的界面调控提供了新的研究思路与方向。具体而言,本论文所包含的研究工作可归纳如下:1.在真空炉中进行已镀覆Ni-Cr合金及其单质金属的金刚石颗粒低于液相线的保温热处理实验,研究Ni-Cr合金及其单质金属与金刚石颗粒不同晶面的固态反应机理。其中,金刚石表面形貌在不同温度的Ni-Cr合金影响下的变化为金刚石界面调控的实现提供了理论支持。2.采用基于第一性原理的仿真计算,建立Ni-Cr合金及其单质金属与金刚石（100）和（111）晶面的超晶胞模型,明确在反应初期金刚石两晶面相变行为与变化差异,Ni-Cr合金及其单质金属原子的迁移扩散行为,补充论证Ni-Cr合金与金刚石不同晶面的固态反应机理。3.结合上述研究,进行金刚石（100）和（111）晶面对Ni-Cr合金及其单质金属的加工磨损实验,明确了金刚石表面的主要化学磨损产物和加工三种材料时的磨损速率,为Ni-Cr合金的高效加工研究提供了一定的理论支持。通过对这项工作进行的研究分析,本论文取得的主要结论概括如下:1.通过温控实验表明,400℃时Ni和Ni-Cr合金即可诱导金刚石表面发生相变,而700℃时金刚石发生全面快速相变,石墨化程度与结晶度都大幅提高。同时,700℃时Ni-Cr合金与金刚石发生碳化反应。2.700℃时Ni-Cr合金作用下金刚石（111）晶面碳化反应速率快于（100）晶面,900℃时两晶面形貌统一,金刚石表面平整度大幅提升。3.仿真实验结果中Ni-Cr合金在金刚石（111）晶面表现出明显碳化反应趋势,在（100）晶面中合金结构稳定,但催化金刚石表层结构重构,表现出明显石墨化趋势。4.仿真与动态磨损试验表明金刚石（100）晶面磨损最快且加工Ni、Ni-Cr合金时主要相变产物为石墨相,加工Cr时为非晶碳相,其中加工Ni-Cr合金磨损最快。