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镀钛金刚石微粉烧结聚晶金刚石真空摩擦学性能

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聚晶金刚石因其优异的力学性能和化学性能，如强度高，韧性好，导热性好及抗腐蚀性能好等，因此在拉丝模具，切削工具，地质钻探等方面有广泛的应用。随着太空探索技术的不断发展，聚晶金刚石在空间钻探挖掘方面同样拥有广泛的应用前景。在空间钻探，金刚石材料钻具将长期服役于真空的条件下。本文通过对烧结前的金刚石微粉表面通过磁控溅射镀钛，再经过热压烧结得到基于镀钛金刚石微粉的聚晶金刚石复合片。调节不同真空度，选用氮化硅（Si3N4）/镀钛聚晶金刚石（Ti-PCD）对磨副模拟实际工况进行摩擦磨损实验。结果表明高真空条件下Ti-PCD对磨Si3N4时摩擦系数很大，最高可达0.49；同时摩擦系数波动严重。与普通聚晶金刚石（N-PCD）复合片相比，Ti-PCD在高真空条件下的摩擦系数更小。根据摩擦过后的三维形貌显示，Ti-PCD表面形成的剥落坑较N-PCD少，磨损较轻微。根据室温冲击试验的结果可得出Ti-PCD的冲击韧性比N-PCD更高，结合XRD与SEM等分析可推测是由于金刚石微粉表面镀钛后在热压烧结的过程中颗粒间形成了牢固的C-Ti-C键合，一定程度上降低了粘结剂Co与金刚石颗粒的弱结合，增强了颗粒间的结合力，从而提升了聚晶金刚石的真空摩擦学性能以及机械性能。