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随着科学技术的发展和社会的进步,烧结金属结合剂金刚石工具的应用越来越广泛,但是金属结合剂对金刚石磨料把持强度弱成为影响工具使用寿命的最主要因素。围绕金刚石磨料的把持强度这个关键问题,论文提出了利用高温钎焊技术对金刚石磨料进行表面金属化处理的新工艺,即金刚石磨料预钎焊工艺,利用此工艺制备了预钎焊金刚石磨料及其工具。本文完成的具有创新意义的研究工作主要包括:(1)开发出金刚石磨料预钎焊工艺,采用添加了Cu–Ce合金粉的Ni–Cr合金复合钎料和Cu–Sn–Ti合金钎料分别制备了预钎焊金刚石,分析了预钎焊金刚石的抗压强度,两种钎料对金刚石所造成的强度损失分别为12%和4.6%,均满足使用要求。(2)确定了复合钎料中Ni–Cr合金含量的最佳范围为30%~35%。利用扫描电镜、能谱仪和X射线衍射仪分析了预钎焊金刚石的结合区域微结构、预钎焊金刚石节块的结合区域以及节块断口。结果表明,添加了Cu–Ce合金粉的Ni–Cr合金复合钎料与金刚石形成了化学结合,Ni–Cr合金预钎焊金刚石节块的界面结合强度高于无预钎焊金刚石节块。(3)确定了Cu–Sn–Ti合金预钎焊金刚石的平均增重系数不宜超过6.4%。利用扫描电镜、能谱仪和X射线衍射仪分析了预钎焊金刚石的结合区域微结构、预钎焊金刚石节块的结合区域以及节块断口。结果表明,Cu–Sn–Ti合金钎料与金刚石形成了化学结合,Cu–Sn–Ti合金预钎焊金刚石节块的界面结合强度高于无预钎焊金刚石节块。(4)利用ANSYS有限元仿真研究了金刚石磨粒的几何形态、磨料浓度、碳化物层厚度以及预钎焊层面积等因素分别对预钎焊金刚石节块的整体应力分布及其力学性能的影响规律,仿真结果的变化趋势与试验结果一致。(5)采用预钎焊金刚石磨粒制备了开槽磨轮,进行了无预钎焊金刚石磨轮、Ni–Cr合金复合钎料预钎焊金刚石磨轮和Cu–Sn–Ti合金预钎焊金刚石磨轮的加工性能试验研究。结果表明:添加了Cu–Ce合金粉的Ni–Cr合金复合钎料中Ni–Cr合金的含量为35%或30%时,磨轮的综合加工性能最好;当Cu–Sn–Ti合金预钎焊金刚石的平均增重系数为6.4%时,磨轮的锋利度和使用寿命均最高;两种预钎焊金刚石磨轮的加工性能均优于无预钎焊金刚石磨轮。