陶瓷结合剂主要应用于各种磨具的制造,陶瓷结合剂超硬磨具具有自锐性好、强度高、耐腐蚀、寿命长等特点,在汽车发动机、轴承等领域的应用非常广泛,但陶瓷结合剂韧性差、导热性差等问题限制了其在高精度磨削加工方面的应用,利用金属高韧性和高强度的优势,对陶瓷结合剂的性能进行提高和改善。金属铝的熔点较低,并且金属铝表面氧化后形成Al2O3,Al2O3与R2O-B2O3-Al2O3-Si O2系低温陶瓷结合剂中的成分一致性好。因此选用铝及其合金对低温陶瓷结合剂进行改性,并探究铝及铝合金/低温陶瓷结合剂的性能及金属相与低温陶瓷结合剂之间的界面结合。金属铝粉添加量为10 wt%时,冷压烧结的最佳烧结温度为680℃,Al/低温陶瓷结合剂的抗折和抗冲击强度达到最大,分别为65.99 MPa和7.45 KJ/m~2,硬度为HRB108,密度为2.42 g/cm~3;真空热压烧结的最佳烧结温度为580℃,最佳保温时间为3.5 min,Al/低温陶瓷结合剂的抗折强度为97.89 MPa,抗冲击强度为8.07 KJ/m~2,硬度为HRB123。真空热压烧结的Al/低温陶瓷结合剂的各项性能均优于冷压烧结。真空热压烧结的烧结温度580℃,保温时间为3.5 min时,金属铝粉的最佳添加量为20 wt%。Al/低温陶瓷结合剂的平均抗折强度达到116.32 MPa,比纯低温陶瓷结合剂抗折强度提高了42%;平均抗冲击强度为13.01 KJ/m~2,比纯低温陶瓷结合剂提高了414%。Al/低温陶瓷结合剂中金属相和玻璃相的界面处发生元素的扩散,形成过渡带,互溶性也较好,金属相与玻璃相两者互相融合,且结合情况良好。Cu85Sn15的最佳添加量和烧结温度分别为15 wt%和620℃,Cu85Sn15/低温陶瓷结合剂的抗折和抗冲击强度分别为103.62 MPa、11.17 KJ/m~2,比纯低温陶瓷结合剂分别提高了25.2%和34.6%;Fe8Ni2的最佳添加量和烧结温度分别为10 wt%和620℃,Fe8Ni2/低温陶瓷结合剂的抗折和抗冲击强度分别为106.13 MPa、10.27 KJ/m~2,比纯低温陶瓷结合剂分别提高了28.2%和23.7%。Fe/低温陶瓷结合剂的抗折强度104.72 MPa和抗冲击强度8.37 KJ/m~2比纯低温陶瓷结合剂分别提高了26.5%和0.8%,Ni/低温陶瓷结合剂的抗折强度107.79 MPa和抗冲击强度8.68 KJ/m~2比纯低温陶瓷结合剂分别提高了28.5%和6.5%。Cu85Fe15与Cu85Ni15的添加不同程度的降低了低温陶瓷结合剂的强度。Cu85Sn15添加量为7.5 wt%,铝铜锡的最佳添加量为15 wt%,铝铜锡/低温陶瓷结合剂的抗折强度、抗冲击强度、密度和硬度分别为79.09 MPa、8.80 KJ/m~2、2.53 g/cm~3、HRB117,抗折强度和抗冲击强度分别比纯低温陶瓷结合剂提高了2.2%和19.6%;Fe8Ni2最佳添加量为7.5 wt%,铝铁镍的最佳添加量为15 wt%,铝铁镍/低温陶瓷结合剂的抗折强度、抗冲击强度、密度和硬度分别为83.10 MPa、9.13 KJ/m~2、2.56 g/cm~3、HRB117,抗折强度和抗冲击强度分别比纯低温陶瓷结合剂提高了7.4%和24.0%。铝铜锡与低温陶瓷结合剂之间相互扩散,Al与低温陶瓷结合剂相互融合扩散并包覆在Cu85Sn15合金表面,作为Cu85Sn15合金与低温陶瓷结合剂之间的过渡带,靠近Cu85Sn15合金的Al与Cu85Sn15合金熔融扩散、反应生成金属间化合物Cu Al2,Cu Al2相起到了增韧作用。Fe8Ni2中的Fe和α-Al相生成金属间化合物Al13Fe4,Fe8Ni2中Ni的细化了Al13Fe4相,Al13Fe4相改善了铝铁镍/低温陶瓷结合剂的力学性能。Al/低温陶瓷结合剂金刚石磨具中的气孔分布均匀,Al/低温陶瓷结合剂对金刚石的包覆程度较好、把持力较强、润湿性较好,Al/低温陶瓷结合剂与金刚石的结合强度较高。磨具中的金属Al粉独立存在,金属Al与低温陶瓷结合剂充分接触,相互扩散,形成固溶体,金属Al粉促进玻璃相析晶,金属Al相与玻璃相融合析晶,形成片状共晶组织,Al/低温陶瓷结合剂的结构致密性高,强度大。