第10期 童震松等：镀层对金刚石/玻璃复合材料性能的影响 ·1343· 式中，C.和C分别表示金刚石和DM308玻璃的 镀或镀层剥离现象存在. 比热容，Vm和V分别表示金刚石和DM-308玻璃 2.2镀Cr金刚石颗粒的结构 的体积分数 镀Cr金刚石颗粒的X射线衍射谱如图2所示. 从图中可以看出，镀Cr金刚石颗粒只由金刚石、C 2结果与讨论 和Cr,C,三相组成，说明镀Cr层与金刚石之间发生 2.1不同金刚石颗粒的形貌 了化学反应，实现了化学结合.由CC二元相图可 图1为金刚石和镀C金刚石颗粒的表面形貌. 知，C和C可生成三种热力学稳定的碳化物，即 可以看出：金刚石颗粒晶形较完整，呈规则的多面体 Cr,C,、C,C,和Cr2C。阿.由于反应的吉布斯自由 形状，颗粒表面光滑平整；而镀Cr金刚石颗粒虽然 能低且其晶体结构与金刚石相似，因此金刚石颗粒 还保持着金刚石颗粒的基本形状，但表面被一层镀 表面的镀Cr层主要由Cr和Cr,C,组成0 C层均匀包覆，颗粒表面相对粗糙，没有明显的漏 (b) 10un- 图1不同类型金刚石颗粒的形貌.(a)金刚石颗粒：(b)镀C金刚石颗粒 Fig.I Morphologies of different types of diamond particles:(a)diamond particles:(b)Cr-coated diamond particles 在，而C层具有较金刚石更好的可塑性，因此在压 ▲金刚石 ■Cr,C 力作用下复合材料具有相对更高的致密度.同时， 对于两种复合材料，随着金刚石体积分数的增加，复 合材料的致密度均逐渐下降.这是因为随着金刚石 含量的增加，熔融玻璃的含量就随之降低，则熔融玻 璃越难以完全填充金刚石颗粒之间的空隙，可烧结 性就越差，致密度也就越低.另一方面，由于金刚石 在压力作用下可塑性极差，变形量极小，随着金刚石 含量的增加，熔融玻璃已不足以填充金刚石颗粒之 30 40 60 80 10 20） 图2镀C金刚石颗粒的X射线衍射谱 98 镀Cr金刚石 Fig.2 XRD pattems of Cr-coated diamond particles 96 2.3复合材料的致密度 图3为利用放电等离子烧结方法制备的金刚 94 金刚石 石/玻璃复合材料的致密度比较.从图中可以看出， 92 金刚石颗粒增强复合材料的致密度在91.47%~ 98.50%之间，镀Cr金刚石颗粒增强复合材料的致 4045505560657075 密度在91.80%~98.30%之间，两者无显著区别， 金刚石体积分数修 但镀C金刚石颗粒增强复合材料的致密度略高于 图3金刚石含量对复合材料致密度的影响 金刚石颗粒增强复合材料的致密度.究其原因，可 Fig.3 Influence of diamond content on the relative density of the 能是镀Cr金刚石颗粒表面有一定厚度镀Cr层的存 composites第 10 期 童震松等: 镀层对金刚石/玻璃复合材料性能的影响 式中，Cdia和 Cglass分别表示金刚石和 DM--308 玻璃的 比热容，Vdia和 Vglass分别表示金刚石和 DM--308 玻璃 的体积分数． 2 结果与讨论 2. 1 不同金刚石颗粒的形貌 图 1 为金刚石和镀 Cr 金刚石颗粒的表面形貌． 可以看出: 金刚石颗粒晶形较完整，呈规则的多面体 形状，颗粒表面光滑平整; 而镀 Cr 金刚石颗粒虽然 还保持着金刚石颗粒的基本形状，但表面被一层镀 Cr 层均匀包覆，颗粒表面相对粗糙，没有明显的漏 镀或镀层剥离现象存在． 2. 2 镀 Cr 金刚石颗粒的结构 镀 Cr 金刚石颗粒的 X 射线衍射谱如图 2 所示． 从图中可以看出，镀 Cr 金刚石颗粒只由金刚石、Cr 和 Cr7C3三相组成，说明镀 Cr 层与金刚石之间发生 了化学反应，实现了化学结合． 由 Cr--C 二元相图可 知，Cr 和 C 可生成三种热力学稳定的碳化物，即 Cr3C2、Cr7C3和 Cr23 C6 ［19］． 由于反应的吉布斯自由 能低且其晶体结构与金刚石相似，因此金刚石颗粒 表面的镀 Cr 层主要由 Cr 和 Cr7C3组成［20］． 图 1 不同类型金刚石颗粒的形貌． ( a) 金刚石颗粒; ( b) 镀 Cr 金刚石颗粒 Fig． 1 Morphologies of different types of diamond particles: ( a) diamond particles; ( b) Cr-coated diamond particles 图 2 镀 Cr 金刚石颗粒的 X 射线衍射谱 Fig． 2 XＲD patterns of Cr-coated diamond particles 2. 3 复合材料的致密度 图 3 为利用放电等离子烧结方法制备的金刚 石/玻璃复合材料的致密度比较． 从图中可以看出， 金刚石颗粒增强复合材料的致密度在 91. 47% ～ 98. 50% 之间，镀 Cr 金刚石颗粒增强复合材料的致 密度在 91. 80% ～ 98. 30% 之间，两者无显著区别， 但镀 Cr 金刚石颗粒增强复合材料的致密度略高于 金刚石颗粒增强复合材料的致密度． 究其原因，可 能是镀 Cr 金刚石颗粒表面有一定厚度镀 Cr 层的存 在，而 Cr 层具有较金刚石更好的可塑性，因此在压 力作用下复合材料具有相对更高的致密度． 同时， 图 3 金刚石含量对复合材料致密度的影响 Fig． 3 Influence of diamond content on the relative density of the composites 对于两种复合材料，随着金刚石体积分数的增加，复 合材料的致密度均逐渐下降． 这是因为随着金刚石 含量的增加，熔融玻璃的含量就随之降低，则熔融玻 璃越难以完全填充金刚石颗粒之间的空隙，可烧结 性就越差，致密度也就越低． 另一方面，由于金刚石 在压力作用下可塑性极差，变形量极小，随着金刚石 含量的增加，熔融玻璃已不足以填充金刚石颗粒之 · 3431 ·