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       近日，江苏工业大学机械工程学院在《Ceramics International》期刊上发表了一篇名为：“Grinding of zirconia ceramic with diamond grinding wheels brazed by carbon nanomaterials modified Ni-Cr alloy”-“采用碳纳米材料改性Ni-Cr合金钎焊金刚石砂轮磨削氧化锆陶瓷”论文。本研究在国家自然科学基金项目（51905234）和江苏省高等学校自然科学基金重大基础研究项目（22 KJA 460004）等资助下完成。

       纳米碳材料如石墨烯和碳纳米管（CNT）作为金属基复合材料的增强体，以其优异的力学性能，可以有效地提高复合材料的性能。现有研究也表明碳纳米材料中的C元素可与钎料中的活性元素反应形成碳化物过渡层，从而有效防止金刚石石墨化，降低钎焊后的热应力。由于化学稳定性好、导热系数低、断裂韧性高等优良的材料性能，氧化锆陶瓷（ZrO2）已经广泛应用在各行各业中。近年来，大量研究表明，钎焊金刚石砂轮具有结合强度高、突出量大、排屑空间大等优点，适合磨削氧化锆陶瓷。然而，金刚石与镍铬合金钎焊过程中，金刚石发生了石墨化和热应力等热损伤，影响了钎焊金刚石砂轮的磨削性能。因此，为了解决这一问题，提高钎焊金刚石砂轮磨削氧化锆陶瓷的性能，本文研究了碳纳米管（CNTs）和石墨烯纳米片（GNSs）等碳纳米材料对Ni-Cr合金钎焊金刚石磨粒界面微观结构的影响。

       本文通过球磨法在室温、150 RPM条件下分别混合CNTs+BNi-2、GNSs+BNi-2粉末4 h。采用直径为10 mm和20 mm的两种球，球的材料均为ZrO2陶瓷。复合粉体中GNSs和CNTs的含量均为0.1wt%。将钎焊合金相对均匀地铺展到钢基材上，金刚石磨粒也布置在砂轮基体上。在温度为1303 K的真空炉中，保温10 min，制备钎焊金刚石砂轮。采用激光共焦显微拉曼光谱仪，对金刚石磨粒的石墨化和热应力进行了分析。对钎焊金刚石砂轮进行了磨削试验，从磨削力、磨削表面质量和耐磨性等方面对钎焊金刚石砂轮进行了评价。

       文章亮点：

       1.探讨了碳纳米管（CNTs）和石墨纳米片（GNSs）对镍铬合金钎焊金刚石磨粒界面微观结构及磨削性能的影响；

       2.CNTs和GNSs改性的镍铬合金降低了钎焊金刚石磨粒的热应力；

       3.在氧化锆陶瓷的磨削中，GNSs改性镍铬合金钎焊金刚石砂轮具有最佳的磨削性能。

        部分实验数据：

        主要结论：

        1.在所有样品中均未观察到石墨，表明钎焊金刚石在本研究中未石墨化。添加CNTs和GNSs使钎焊金刚石磨粒的热应力均降低了58%。

        2.CNTs加入可分别降低磨削力最高达21.70%，降低磨削比最高达17.31%；GNSs加入可降低磨削力最高达31.06%，降低磨削比最高达33.46%。纳米碳材料可以提高钎焊金刚石砂轮的锋利度。GNSs改性Ni-Cr合金钎焊金刚石砂轮的锋利度优于CNTs改性Ni-Cr合金钎焊金刚石砂轮。

        3.Ni-Cr钎焊金刚石砂轮磨削ZrO2的材料去除方式以脆性去除为主。发现碳纳米管改性钎焊金刚石砂轮的脆性与一定的塑性去除。而GNSs改性后的表面以去塑光滑为主。

        4.GNSs改性钎焊金刚石砂轮的显微组织、锋利度、磨削表面质量和耐磨性等磨削性能最好。但需要进一步研究GNSs添加的最佳含量。

        原文链接：https://doi.org/10.1016/j.ceramint.2025.08.002