本文档属于类型a，即一篇关于单一原创研究的学术论文报告。以下是对该研究的详细介绍：
本文的主要作者包括Zhuo Liu、Xinjiang Liao、Wei Fu、Dekui Mu、Xipeng Xu和Han Huang。他们分别来自华侨大学智能制造研究所、哈尔滨工业大学威海校区特种焊接技术山东省重点实验室以及昆士兰大学机械与矿业工程学院。该研究发表于2020年6月8日的《Materials Science & Engineering A》期刊，卷号为790，文章编号为139711。
该研究属于材料科学与工程领域，特别是合成金刚石与金属钎焊界面的微观结构和结合强度的研究。合成金刚石因其超高的硬度，广泛应用于切削和磨削工具中，尤其是在硬脆材料的加工中。此外，其独特的光学、电学和热学特性也使其在电子和军事工业中得到越来越多的应用。然而，合成金刚石在高温下容易发生石墨化和非晶化，这限制了其在高温钎焊中的应用。因此，研究如何在较低温度下实现合成金刚石与金属的可靠结合，具有重要的科学和技术意义。本文旨在通过研究近共晶Ag-Cu-In-Ti钎料在680°C至880°C温度范围内钎焊合成金刚石的界面微观结构演变，探讨界面反应产物对结合强度的影响，为优化金刚石钎焊技术提供指导。
研究流程包括以下几个步骤：
样品制备：使用AISI 1045钢作为基材，切割成10.0 mm × 10.0 mm × 1.0 mm的尺寸，并用2000目SiC砂纸抛光。近共晶Ag-45Cu-20In-5Ti合金粉末（平均粒径约50 μm）被刮涂在抛光后的钢基材上，厚度为100 μm。合成金刚石颗粒（粒径430-500 μm）被手动放置在合金粉末上。样品组装前，金刚石颗粒和钢基材在超声波酒精浴中清洗。
真空钎焊：组装好的样品在石英管炉中进行真空钎焊，分别在680°C、780°C和880°C下保温20分钟。另外，还有一批样品在680°C下分别保温5、10、40和80分钟，以揭示等温钎焊过程中的微观结构演变。
微观结构分析：钎焊后的样品通过扫描电子显微镜（SEM）和透射电子显微镜（TEM）进行微观结构和成分分析。使用聚焦离子束（FIB）铣削机制备TEM样品。
结合强度测试：单晶金刚石立方体（尺寸2.5 mm × 2.5 mm × 1.2 mm）被钎焊到AISI 1045钢基材上，分别在680°C、780°C和880°C下保温20分钟。使用Shimadzu EZ-LX万能测试机进行剪切测试，测试速度为1 mm/min。
冲击韧性测试：根据JB/T 10987-2010标准，使用CYCJ-04A测试仪对钎焊后的金刚石颗粒进行冲击韧性测试，测试频率为2400 r/min，冲击次数为1600次。
微观结构：在680°C下钎焊的金刚石颗粒表面形成了一层超薄的TiC层，厚度约为5 nm。随着钎焊温度升高至780°C和880°C，界面反应产物（如Ti3InC、Ag3In和Cu2InTi）的形态和分布发生了变化。特别是在780°C下，界面反应产物呈现出片状形态，而在880°C下，界面反应产物的浓度显著降低。
结合强度：在680°C下钎焊的金刚石立方体的平均剪切强度为158.4 ± 55.7 MPa，而在780°C和880°C下钎焊的样品剪切强度分别为102.1 ± 68.2 MPa和249.7 ± 160.1 MPa。结合强度的变化与界面反应产物的形态和分布密切相关。
冲击韧性：钎焊后的金刚石颗粒的冲击韧性随着钎焊温度的升高而降低，这主要是由于界面反应产物对金刚石表面的侵蚀作用。
该研究通过系统研究近共晶Ag-Cu-In-Ti钎料在680°C至880°C温度范围内钎焊合成金刚石的界面微观结构演变，揭示了界面反应产物对结合强度的影响。研究结果表明，在680°C下钎焊的金刚石颗粒表面形成了一层超薄的TiC层，且其结合强度较高，表明在较低温度下可以实现合成金刚石与金属的可靠结合。此外，研究还发现，界面反应产物的形态和分布对结合强度有显著影响，特别是在780°C下形成的片状Ti3InC相会显著降低结合强度。该研究为优化金刚石钎焊技术提供了重要的理论依据和实验数据。
研究还探讨了Fe元素从AISI 1045钢基材向界面反应层的扩散对界面反应产物和结合强度的影响，进一步丰富了界面反应机制的理解。此外，研究还提出了通过引入合金元素来消耗Ti元素，从而抑制Ti3InC相形成的可能性，为未来研究提供了新的方向。
该研究不仅为合成金刚石的钎焊技术提供了重要的理论支持，还为相关材料的开发和应用提供了新的思路。