以铁磷及铁铜预合金粉末的形式加入铁，提高金属基体以及金刚石/金属复合材料的强度，提高对金刚石的把持力和耐磨性。
1、实验方法
采用小于75μm目的还原铁粉和鞍钢粉材厂生产的铁铜预合金粉末（Fe-7.2Cu-0.8Sn-0.05其他）及铁磷预合金粉末（Fe-0.51P-0.15C）为基础粉末，按下列配方表配制基体成分：（体积分数）%
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组别 |
Fe |
Fe-P |
Fe-Cu |
Cu |
Ni |
Co |
Sn |
WC |
A4 |
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1 |
31.5 |
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30 |
16.5 |
7.5 |
7.1 |
6 |
1.4 |
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2 |
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31.5 |
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30 |
16.5 |
7.5 |
7.1 |
6 |
1.4 |
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3 |
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34.7 |
27.1 |
16.5 |
7.5 |
6.8 |
6 |
1.4 |
注：A4为自制母预合金粉末
采用热压法制备样品，设备为直热式热压机，石墨模具，热压在空气中进行。温度850-870℃，保温时间4-6min，热压压力为35Mpa。
采用HR-150A硬度计测定基体的硬度；在WE-10A液压式万能材料实验机上测定三点抗弯强度，试样尺寸为5×5×40mm；采用阿基米德法测量试样密度；用自制磨损实验机测试基体耐磨性。
结果如下：
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基体材料 |
相对密度：% |
抗弯强度：MPa |
硬度：HRC |
磨损率： |
复合材料强度：MPa |
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1 |
97.9 |
1182 |
26.2 |
2.17 |
994 |
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2 |
99.6 |
1567 |
21.8 |
1.25 |
1169 |
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3 |
99.6 |
1320 |
20.6 |
1.15 |
997 |
2、结论与分析
2.1预合金粉末能够提高金属基体密度、强度、耐磨性。
a、 Fe-Cu预合金粉末内存在的Cu、Sn成分，当热压温度高于其熔点时，在合金化的铁粉内部将生成液相，这有利于热压材料的致密化，使其密度达到99.6%。另外，由于铜的作用是强化铁素体，使用合金化的粉末有利于合金元素的均匀化，充分发挥铜的固溶强化作用，使基体的抗弯强度提高。
b、 以Fe-P预合金粉末为基础粉时，一方面，由于磷与铁的原子半径相差较大，形成间隙式固溶体起固溶强化作用。另一方面，磷的加入稳定了α-Fe相，铁在α-Fe相中高的扩散系数增加了烧结的致密化程度，使其密度达到99.6%。密度增加导致强度增加。
c、 由于Fe基预合金粉末的加入提高了基体的相对密度，使其更接近理论密度值，而基体的耐磨性与空隙度有关，密度低，空隙度就大，颗粒间的连接减弱，表面粗糙，耐磨性就低。因此，提高了基体的相对密度的同时，就提高了耐磨性。
2.2基础粉末粒度对基体硬度的影响：降低颗粒尺寸有利于增加材料的硬度
采用还原铁粉基体的显微组织细小，WC颗粒较为弥散的分散在铁粉周围，而使用Fe-Cu预合金粉的试样显微组织粗大，WC颗粒呈团聚状。因此，采用还原铁粉基体的试样中，WC的弥散强化作用明显，表现为宏观硬度高；而Fe-Cu预合金粉的颗粒粗，WC颗粒呈团聚状，弥散强化作用差，表现为宏观硬度低。 |
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