近年来,金刚石工具以其优良的性能被广泛应用于工业生产中。如何提升金刚石工具制备的效率,提高金刚石工具的性能,一直是广大学者和生产企业关注的焦点。高温钎焊金刚石工具制备周期较长,钎焊工件受炉腔尺寸限制,且金刚石磨粒长时间处于高温环境下,容易产生热损伤。激光钎焊利用激光作为热源,实现钎料与金刚石磨粒的化学冶金结合,具有可控性强、加热效率高、热影响区小、柔性好等特点。因此,本文采用新型光纤激光对金刚石磨粒和Ni-Cr合金钎料进行激光钎焊试验,并将超声波引入激光钎焊过程,开展超声辅助激光钎焊金刚石磨粒试验。首先,采用Ni-Cr合金钎料,对光纤激光钎焊金刚石磨粒进行了工艺试验,借助光学显微镜探究了激光功率、焊接速度等工艺参数对激光钎焊焊缝形成质量的影响规律,并应用响应曲面法对关键参数进行优化。结果表明,激光功率和焊接速度对Ni-Cr合金钎料熔化程度和金刚石热损伤具有较大影响。优化的工艺参数窗口如下:激光功率为690 W～770 W,焊接速度为0.9 mm/s～1.6 mm/s,离焦量为+18 mm。优化工艺参数下的焊缝成形良好,Ni-Cr合金钎料在金刚石表面进行了铺展和爬升,金刚石磨粒表面晶形完整。其次,开展了超声辅助激光钎焊和激光钎焊金刚石磨粒工艺试验研究。借助扫描电子显微镜(SEM)、X射线能谱仪(EDS)和X射线衍射仪(XRD)研究Ni-Cr合金钎料与金刚石磨粒界面微结构和生成物,并分析施加超声波对钎焊界面的影响。结果表明,金刚石磨粒与Ni-Cr合金钎料有良好的浸润,结合情况良好;C、Cr等元素在金刚石磨粒与Ni-Cr合金钎料界面处发生了相互扩散现象,扩散层厚度为7 μm～8μm;激光钎焊时金刚石磨粒与Ni-Cr合金钎料界面形成了 Cr3C2化合物,而超声辅助激光钎焊时形成了 Cr3C2和Cr7C3化合物。由此可知,激光钎焊时金刚石磨粒与Ni-Cr合金钎料形成了界面化学结合,且超声辅助作用对界面反应过程具有一定的激化作用。拉曼光谱分析发现,激光钎焊后金刚石磨粒表面未见石墨化。最后,借助金相显微镜、显微硬度计、能谱仪研究了激光钎焊工艺下Ni-Cr合金钎料与钢基体界面的结合情况。结果表明,钎焊后Ni-Cr钎料与钢基体界面结合紧密,无气孔、裂纹等缺陷,形成了界面化学结合,且Ni-Cr钎料熔合区、基体过渡区、基体区的硬度呈梯度过渡,这种梯度变化有利于提高Ni-Cr钎料与钢基体界面结合质量和性能。