·1344 北京科技大学学报 第36卷 间的空隙.综上所述，随着金刚石含量的增加，复合 石均匀弥散分布在玻璃基体中，且与基体结合良好， 材料的致密度逐渐降低，但仍基本保持在90% 无金刚石颗粒的脱落以及明显缝隙和孔洞.但同时 以上. 也可以从图中看出，经过打磨，两种复合材料表面的 2.4复合材料的微观形貌 金刚石颗粒表面均有一定程度的磨损痕迹，说明金 2.4.1复合材料的表面形貌 刚石颗粒表面镀层的存在，增强了金刚石颗粒与玻 图4为经过打磨的复合材料的表面形貌，其中 璃基体的结合，金刚石颗粒牢固镶嵌在基体中，即使 金刚石体积分数均为70%.从图中可以看出，金刚 经过打磨，也未出现金刚石颗粒脱落的情况 20m- 图4金刚石/玻璃复合材料的表面形貌.()金刚石颗粒增强：(b)镀Cr金刚石颗粒增强 Fig.4 Surface morphology of diamond/glass composites:(a)reinforced by diamond particles:(b)reinforced by Cr-coated diamond particles 2.4.2复合材料的断口形貌 (1)金刚石增强玻璃基复合材料的断口形貌 图5显示了金刚石增强玻璃基复合材料在发生 断裂后，断裂面上金刚石颗粒脱落后留下的坑形形 貌.从图中可以明显看出，坑的表面全部残存着一 定厚度的镀铜层，且镀铜层较完整连续.该部位的 8101214161820 X射线能量kcV 能谱分析结果也说明了这一点，如图6所示.据此 图6图5中A点的能谱 可以判定，当复合材料发生断裂时，C山与金刚石的 Fig.6 EDS spectrum of Point A in Fig.5 界面是结合最差的界面，断裂绝大部分发生在这个 界面上.究其原因，主要是镀Cu层与金刚石之间只 (2)镀Cr金刚石增强玻璃基复合材料的断口 是简单的物理结合，不存在化学结合作用：而镀C山 形貌 层表面经过控制氧化后，可与熔融玻璃良好润湿，因 图7所示为镀Cr金刚石增强玻璃基复合材料 此当复合材料发生断裂时，断裂绝大部分发生在C山 断裂面上金刚石颗粒以及金刚石颗粒脱落后留下的 与金刚石的界面. 坑形典型形貌.从图中可以看出，金刚石颗粒表面 仍被镀层所均匀覆盖，对该表面进行了能谱分析，如 图8所示.发现该处只有元素C的存在，而没有元 素C山的存在.对坑的形貌观察可以看出，坑的四壁 基本完整地被镀层所覆盖.该处的能谱分析结果如 图9所示.结果显示该镀层中主要有元素Cu,也存 在少量元素Cx.根据上述研究和分析综合判断，认 为Cr在Cu层中发生了一定的扩散，镀Cr金刚石增 强玻璃基复合材料的断裂主要发生在Cr与Cu的界 面，Cr与Cu的界面是复合材料中结合最差的界面 104m- 究其原因，主要是由于镀C层与金刚石实现了化学 图5金刚石/破璃复合材料的断口形貌 作用，结合稳固；同时镀C山层表面经过控制氧化 Fig.5 Fracture morphology of diamond/glass composite 后，可与熔融玻璃良好润湿：尽管Cr在Cu层中发生北 京 科 技 大 学 学 报 第 36 卷 间的空隙． 综上所述，随着金刚石含量的增加，复合 材料的致密度逐渐降低，但仍基本保持在 90% 以上． 2. 4 复合材料的微观形貌 2. 4. 1 复合材料的表面形貌 图 4 为经过打磨的复合材料的表面形貌，其中 金刚石体积分数均为 70% ． 从图中可以看出，金刚 石均匀弥散分布在玻璃基体中，且与基体结合良好， 无金刚石颗粒的脱落以及明显缝隙和孔洞． 但同时 也可以从图中看出，经过打磨，两种复合材料表面的 金刚石颗粒表面均有一定程度的磨损痕迹，说明金 刚石颗粒表面镀层的存在，增强了金刚石颗粒与玻 璃基体的结合，金刚石颗粒牢固镶嵌在基体中，即使 经过打磨，也未出现金刚石颗粒脱落的情况． 图 4 金刚石/玻璃复合材料的表面形貌． ( a) 金刚石颗粒增强; ( b) 镀 Cr 金刚石颗粒增强 Fig． 4 Surface morphology of diamond /glass composites: ( a) reinforced by diamond particles; ( b) reinforced by Cr-coated diamond particles 2. 4. 2 复合材料的断口形貌 ( 1) 金刚石增强玻璃基复合材料的断口形貌 图 5 显示了金刚石增强玻璃基复合材料在发生 断裂后，断裂面上金刚石颗粒脱落后留下的坑形形 貌． 从图中可以明显看出，坑的表面全部残存着一 定厚度的镀铜层，且镀铜层较完整连续． 该部位的 能谱分析结果也说明了这一点，如图 6 所示． 据此 可以判定，当复合材料发生断裂时，Cu 与金刚石的 界面是结合最差的界面，断裂绝大部分发生在这个 界面上． 究其原因，主要是镀 Cu 层与金刚石之间只 是简单的物理结合，不存在化学结合作用; 而镀 Cu 层表面经过控制氧化后，可与熔融玻璃良好润湿，因 此当复合材料发生断裂时，断裂绝大部分发生在 Cu 与金刚石的界面． 图 5 金刚石/玻璃复合材料的断口形貌 Fig． 5 Fracture morphology of diamond /glass composites 图 6 图 5 中 A 点的能谱 Fig． 6 EDS spectrum of Point A in Fig． 5 ( 2) 镀 Cr 金刚石增强玻璃基复合材料的断口 形貌 图 7 所示为镀 Cr 金刚石增强玻璃基复合材料 断裂面上金刚石颗粒以及金刚石颗粒脱落后留下的 坑形典型形貌． 从图中可以看出，金刚石颗粒表面 仍被镀层所均匀覆盖，对该表面进行了能谱分析，如 图 8 所示． 发现该处只有元素 Cr 的存在，而没有元 素 Cu 的存在． 对坑的形貌观察可以看出，坑的四壁 基本完整地被镀层所覆盖． 该处的能谱分析结果如 图 9 所示． 结果显示该镀层中主要有元素 Cu，也存 在少量元素 Cr． 根据上述研究和分析综合判断，认 为 Cr 在 Cu 层中发生了一定的扩散，镀 Cr 金刚石增 强玻璃基复合材料的断裂主要发生在 Cr 与 Cu 的界 面，Cr 与 Cu 的界面是复合材料中结合最差的界面． 究其原因，主要是由于镀 Cr 层与金刚石实现了化学 作用，结合稳固; 同时镀 Cu 层表面经过控制氧化 后，可与熔融玻璃良好润湿; 尽管 Cr 在 Cu 层中发生 · 4431 ·