半导体材料普遍具有硬度高、化学性能稳定等优异特点,但随着全球半导体材料快速发展,加工后续的外延和芯片工艺也对晶体加工产生了更高的要求,发展高性能超硬工具成为发展高端制造业的重大需求。目前规模化的加工方式中普遍采用加入冷却液降温的湿法磨削,而冷却液的使用限制了脆性材料的加工,并且冷却液中含有大量的有害添加剂,例如磷酸盐化合物、亚硝酸盐和甲醛等类似化合物,增加了废液处理成本和环境污染的隐患。材料磨削过程时干法磨削能够获得更好的表面形貌和质量,但传统金刚石磨具在没有冷却液降温的情况下,金刚石磨具中的结合剂会受热软化,进而降低了磨具的自锐性。干法磨削虽然优势显著,却一直未能替代湿磨成为主流的磨削方式,因此在磨削领域急需探求高耐热,低膨胀系数和低摩擦系数,适合用于干磨的超硬金刚石磨具的结合剂。富碳的热固性树脂（如酚醛树脂、糠醇树脂等）作为前驱体在高温（1000-3000℃）真空或隔绝空气的条件下,经过碳化会得到玻璃碳。玻璃碳具有独特的物理化学性能,其极高的耐热性,低膨胀系数和低摩擦系数,非常适于干法磨削中磨具的结合剂。但是在高温（≥1000℃）时会使金刚石发生热损伤,所以本实验探究在低温（800℃）隔绝空气的条件下,以玻璃碳作为新型结合剂,制备玻璃碳/金刚石复合材料。首先将金刚石微粉加入酚醛树脂中在低温（800℃）隔绝空气的条件下进行烧结,得到复合材料（Dia/CPr）,研究金刚石微粉对酚醛树脂低温碳化过程的影响。结果表明:Dia/CPr的体积收缩率随着金刚石体积含量的增加先升高再下降后趋于不变,气孔率随着金刚石的不断加入而逐渐降低后趋于不变,抗折强度随着金刚石的加入出现先升高再减少的趋势,当金刚石的体积含量为37.5 vol.%时,体积收缩率为28%,气孔率为20%,抗折强度为35 MPa。X射线衍射及Raman光谱分析表明,在Dia/CPr中,低温酚醛树脂衍生碳的R值（R=ID/IG）为0.92,微晶尺寸La=1.21 nm,Lc=1.13 nm。而在相同工艺下制备纯酚醛树脂衍生碳（CPr）的R值为0.87,La=2.32 nm,Lc=0.89nm,上述结果说明尽管低温烧结酚醛树脂与金刚石微粉可以获得致密的烧结体,但不能获得玻璃碳结构。进一步采用含硼化合物—碳化硼微粉加入酚醛树脂中在低温（800℃）隔绝空气的条件下进行烧结,获得复合样品B4C/CPr,对其进行物理机械性能以及显微结构表征,结果表明:B4C/CPr的抗折强度随着碳化硼的加入出现先升高再减少的趋势。当碳化硼体积含量为27.5 vol.%时,获得的B4C/CPr抗折强度高达94 MPa,其中树脂衍生碳的R值为0.81（小于CPr的R值）,La=18.72 nm,Lc=1.75 nm,这表明石墨微晶的有序度增加,相比于CPr的微晶尺寸和碳层层数变大,说明碳化硼的加入有利于低温玻璃碳结构的生成。因此,我们采用碳化硼作为添加剂制备玻璃碳结合剂金刚石磨具。为进一步促进低温玻璃碳的形成,在金刚石磨料表面包覆铁涂层,获得表面包覆铁的金刚石磨料（Fe/G-Dia）。将酚醛树脂、碳化硼和Fe/G-Dia以一定比例混合,在800℃隔绝空气的条件下烧结,获得了玻璃碳结合的金刚石磨具（Fe-GDia/CPr-B4C）。当磨具的配比是 20 vol.%Fe/G-Dia,17.5 vol.%碳化硼,62.5 vol.%酚醛树脂时,Fe-GDia/CPr-B4C的抗折强度为110 MPa,残碳率为21%,体积收缩率为38%,气孔率为9%,磨耗比为90×10-3。玻璃碳结合剂的R值（0.73）降低,其微晶尺寸La=21.93 nm,Lc=1.75 nm,相比于B4C/CPr的微晶尺寸和碳层层数变大,说明除了碳化硼的促进作用外,加入F e/G-Dia后可以促进基体高强玻璃碳的形成,得到新型玻璃碳结合剂金刚石磨具。