王倩玉，秦明禮，吳昊陽(yáng)，賈寶瑞，曲選輝

北京科技大學(xué)新材料技術(shù)研究院, 北京100083

硬質(zhì)合金是世界上主要的粉末冶金產(chǎn)品之一，由WC、TiC、TaC、NbC、VC等難熔金屬碳化物以及作為粘結(jié)劑的鐵族金屬通過(guò)粉末冶金方法制備而成[1?3]。與高速鋼相比，硬質(zhì)合金具有較高的硬度、耐磨性和紅硬性；與超硬材料相比，硬質(zhì)合金具有較高的韌性。自從1923年問(wèn)世以來(lái)，硬質(zhì)合金將金屬切削加工效率提高幾十倍甚至上百倍，為切削加工、采掘鉆探以及其他加工業(yè)帶來(lái)革命性變革[4]。

近年來(lái)，全球硬質(zhì)合金的產(chǎn)量穩(wěn)步增長(zhǎng)，2019年全球硬質(zhì)合金產(chǎn)量約為10.87萬(wàn)t。如圖1[5]所示，中國(guó)是世界上硬質(zhì)合金產(chǎn)量最大的國(guó)家，占比在40%左右。國(guó)際知名硬質(zhì)合金生產(chǎn)廠商主要有瑞典山特維克集團(tuán)、美國(guó)肯納金屬公司、以色列伊斯卡公司、盧森堡森拉天時(shí)、日本三菱綜合材料株式會(huì)社、日本東芝泰珂洛株式會(huì)社、中國(guó)株洲硬質(zhì)合金集團(tuán)有限公司與中國(guó)廈門(mén)金鷺特種合金有限公司等[6]。硬質(zhì)合金產(chǎn)品形式分為四類(lèi)：切削工具、礦用工具、耐磨用具和其他。

圖1 全球硬質(zhì)合金產(chǎn)量變化及區(qū)域分布圖[5]Fig.1 Production change and regional distribution of the cemented carbides in the world[5]

如表1[7]所示，納米晶硬質(zhì)合金比普通硬質(zhì)合金在硬度、韌性、抗彎強(qiáng)度等各項(xiàng)性能上均有顯著提升，并且能夠顯著改善材料的熱震性和抗氧化性。納米晶硬質(zhì)合金刀具的壽命為一般硬質(zhì)合金刀具的10倍左右，高速鋼刀具的10～40倍。納米晶硬質(zhì)合金的相關(guān)產(chǎn)品已在汽車(chē)、航空航天、國(guó)防軍工、核能、發(fā)電設(shè)備、電子通訊和新能源現(xiàn)代制造業(yè)等領(lǐng)域作為高效精密刀具、微鉆、微銑等被廣泛應(yīng)用，如圖2所示，目前已占據(jù)了近20%的市場(chǎng)份額[8?9]。世界最具國(guó)際影響力的硬質(zhì)合金生產(chǎn)商瑞典山特維克公司將WC平均晶粒度為0.1～0.3 μm的硬質(zhì)合金定義為納米晶硬質(zhì)合金，而英國(guó)與德國(guó)硬質(zhì)合金標(biāo)準(zhǔn)協(xié)會(huì)認(rèn)定WC晶粒度＜0.2 μm的硬質(zhì)合金為納米晶硬質(zhì)合金，如表2[7]所示。

表2 按WC晶粒尺寸對(duì)硬質(zhì)合金進(jìn)行分類(lèi)[7]Table 2 Categorization of cemented carbides by WC average grain size[7]

圖2 納米晶硬質(zhì)合金制品：（a）刀具—醫(yī)用牙鉆切口； （b）微鉆—PCB電路板鉆孔工具；（c）切削刀具—切削飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)采用的高溫合金、鈦合金；（d）切削刀具—切削汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)采用的球磨鑄鐵Fig.2 Nanocrystalline cemented carbide products: (a) cutting tools–cutting drill tooth for medicine; (b) micro drill–PCB circuit board drilling tool; (c) cutting tool–cutting superalloy and titanium alloys used in aircraft engines; (d) cutting tool–cutting nodular cast iron used in automobile engines

表1 不同晶粒度WC硬質(zhì)合金刀具的性能[7]Table 1 Properties of the WC cemented carbide tools with the different grain sizes[7]

目前，國(guó)內(nèi)外可以產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)晶粒度為0.2～0.3 μm的納米晶硬質(zhì)合金產(chǎn)品[10?14]。日本三菱綜合材料株式會(huì)社開(kāi)發(fā)了HTi10（K10）、TF15（K20）、SF10（K01）等牌號(hào)的超細(xì)晶硬質(zhì)合金作為刀具使用[11]。美國(guó)Nanodyne公司已用納米WC–Co復(fù)合粉末成功制作出微型鉆頭用于印刷電路板鉆孔，這種鉆頭的磨損率比標(biāo)準(zhǔn)微晶鉆頭低30%～40%，其壽命約為標(biāo)準(zhǔn)鉆頭的2.9倍。據(jù)日本產(chǎn)業(yè)界統(tǒng)計(jì)，在計(jì)算機(jī)線路板加工行業(yè)中，全世界每年對(duì)微型硬質(zhì)合金鉆頭的需求量達(dá)到近4億支（約1200億元）。國(guó)內(nèi)廈門(mén)金鷺特種合金有限公司成功制造出GU062、GU092兩個(gè)牌號(hào)的勻相納米晶硬質(zhì)合金，并在OSG、HPMT、豪萊特等國(guó)內(nèi)外大型刀具制造廠實(shí)現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)，用于高硬鋼等難加工材料[14]。

近年來(lái)，隨著世界各國(guó)工業(yè)化進(jìn)程的加速、電子信息產(chǎn)業(yè)的蓬勃發(fā)展以及人們環(huán)保意識(shí)的增強(qiáng)，各種重要新型材料和關(guān)鍵性制品不斷涌現(xiàn)，納米晶硬質(zhì)合金作為高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)中無(wú)以取代的工具和結(jié)構(gòu)材料也開(kāi)始走向新的高度。目前，人們正在加快開(kāi)發(fā)具有更高性能的新型納米晶硬質(zhì)合金產(chǎn)品，其中新型粘結(jié)相納米晶硬質(zhì)合金、無(wú)粘結(jié)相納米晶硬質(zhì)合金、梯度納米晶硬質(zhì)合金和涂層納米晶硬質(zhì)合金等關(guān)鍵材料已發(fā)展成為先進(jìn)高性能材料研究與應(yīng)用領(lǐng)域中最具有發(fā)展活力的重點(diǎn)研究方向。本文介紹了這些新型納米晶硬質(zhì)合金的發(fā)展概況及存在問(wèn)題，并展望了未來(lái)該領(lǐng)域的研究方向及發(fā)展趨勢(shì)。

1 新型粘結(jié)相納米晶硬質(zhì)合金

硬質(zhì)合金屬于復(fù)合材料，主要由硬質(zhì)相碳化鎢 （WC）和粘結(jié)相組成，其中碳化鎢相賦予材料優(yōu)異的硬度和必要的耐磨性，而金屬粘結(jié)相賦予材料一定的延展性、韌性和強(qiáng)度[13]。鈷（Co）對(duì)碳化鎢具有良好的潤(rùn)濕性和隨溫度變化的溶解度，是目前硬質(zhì)合金中使用最廣泛的一種粘結(jié)相金屬。WC–Co型硬質(zhì)合金因具有獨(dú)特的硬度和韌性組合，對(duì)許多工業(yè)應(yīng)用具有強(qiáng)烈的吸引力，是目前國(guó)內(nèi)外產(chǎn)量和消費(fèi)量最大的硬質(zhì)合金材料[15]。相關(guān)研究表明，Co質(zhì)量分?jǐn)?shù)在10%以下的納米晶硬質(zhì)合金的耐磨性是普通合金的3～10倍；含有質(zhì)量分?jǐn)?shù)10%～20%Co的高Co納米合金被用于電子工業(yè)集成電路板的微型鉆，其壽命超過(guò)高速鋼的50倍。然而，基于Co的高成本、環(huán)境保護(hù)、人體健康安全及WC–Co硬質(zhì)合金性能退化等方面的考慮，世界各國(guó)認(rèn)為新型替代Co粘結(jié)相納米晶硬質(zhì)合金是非常有意義的研究方向[16]。目前，研究者們已經(jīng)采取多種新型粘結(jié)劑來(lái)部分或全部替代傳統(tǒng)Co結(jié)合劑，研究其對(duì)納米晶硬質(zhì)合金燒結(jié)行為、顯微組織和力學(xué)性能的影響，如表3所示。

表3 硬質(zhì)合金中常見(jiàn)粘結(jié)劑的分類(lèi)及性能Table 3 Classification and properties of the common binders in cemented carbides

1.1 金屬粘結(jié)劑

鐵（Fe）和鎳（Ni）是周期表中與Co最接近的過(guò)渡金屬，與碳化鎢具有相似的親和力和力學(xué)性能。1923年，F(xiàn)e被Schr?ter[27]首次確定為一種很有前途的Co替代物。然而，與Co、Ni相比，F(xiàn)e與碳結(jié)合容易形成脆性相，在大氣中的耐蝕性差，并且Fe對(duì)WC等硬質(zhì)相的潤(rùn)濕性差，影響合金致密化。由于以上原因，WC–Fe合金的性能很難與Co、Ni基粘結(jié)相硬質(zhì)合金相比[16]。后來(lái)有研究者發(fā)現(xiàn)，一些合金元素如Ni、Mn、Cr、Al、Cu的加入能夠提高潤(rùn)濕性和調(diào)節(jié)WC–Fe合金的其他性能。Chang等[28]研究表明，使用Fe–Ni–Co作為粘結(jié)劑可以降低燒結(jié)溫度，納米WC–(Fe–Ni–Co)合金可以在較低溫度下燒結(jié)，并仍保持優(yōu)異的力學(xué)性能，與WC–15%Co（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）硬質(zhì)合金相比，WC–15% （Fe–Ni–Co）（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）硬質(zhì)合金具有更好的硬度和斷裂韌性。Zhao等[19]研究了Cu含量和燒結(jié)溫度對(duì)WC–Fe–Cu硬質(zhì)合金力學(xué)性能的影響，研究結(jié)果顯示，Cu的加入有利于提高合金的相對(duì)密度和橫向斷裂強(qiáng)度，加入質(zhì)量分?jǐn)?shù)1.5%Cu的WC–Fe–Cu硬質(zhì)合金在1300 ℃下燒結(jié)能夠使其橫向斷裂強(qiáng)度提高到最大值2217 MPa，如圖3（a）所示。

Ni是一種極具優(yōu)勢(shì)的Co替代粘結(jié)劑，對(duì)WC具有良好的潤(rùn)濕性，還具有優(yōu)異的耐腐蝕性和抗氧化性，對(duì)環(huán)境污染小、成本低。Ghasali等[20]分別以Ni和Mo元素為粘結(jié)相，采用放電等離子燒結(jié)法（spark plasma sintering，SPS）制備了兩種納米WC基硬質(zhì)合金，其中Ni粘結(jié)劑在WC顆粒周?chē)鶆蚍植?，WC–Ni硬質(zhì)合金場(chǎng)發(fā)射掃描電子顯微形貌（field emission scanning electron microscope，F(xiàn)ESEM）和能譜分析（energy disperse spectroscope，EDS）見(jiàn)圖3（b），WC–Ni硬質(zhì)合金的彎曲強(qiáng)度和斷裂韌性均高于WC–Mo合金。Zhao等[29]采用真空無(wú)壓燒結(jié)（vacuum pressureless sintering，VPS）和熱等靜壓（hot isostatic pressing，HIP）工藝制備了WC–2%ZrO2–1%Ni（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）納米復(fù)合材料。結(jié)果表明，少量Ni作為粘結(jié)劑相的加入，不但使合金近乎完全致密，還使晶粒保持細(xì)小。此外，由于Ni和ZrO2相在WC基體中均勻分布，與WC基體結(jié)合強(qiáng)度高，使WC–ZrO2–Ni復(fù)合材料的硬度、斷裂韌性和彎曲強(qiáng)度分別高達(dá)22.4 GPa、12.0 MPa·m1/2和1101.2 MPa。

圖3 不同Cu含量的WC–Fe–Cu硬質(zhì)合金橫向斷裂強(qiáng)度[19]（a）和WC–Ni樣品場(chǎng)發(fā)射掃描電子顯微形貌及能譜分析[20]（b）Fig.3 Transverse fracture strength of the WC–Fe–Cu cemented carbides with the different Cu contents[19] (a) and the field emission scanning electron microscopy images and the energy spectrum analysis of the WC–Ni samples[20] (b)

已有研究表明，除了Fe、Ni、Mo作為新型粘結(jié)劑被開(kāi)發(fā)出來(lái)，Al、高熵合金（high-entropy alloys，HEAs）等金屬粘結(jié)劑也能顯著改善納米晶硬質(zhì)合金的性能，如表4所示。Al不僅能促進(jìn)燒結(jié)過(guò)程，而且能極大地阻礙WC晶粒的生長(zhǎng)。高熵合金具有高硬度、高斷裂韌性、耐高溫軟化、耐腐蝕、抗氧化和耐磨等潛在性能，被認(rèn)為是一種新的、有吸引力的、通用的Co替代粘結(jié)劑。Shon[21]和其團(tuán)隊(duì)采用脈沖電流活化燒結(jié)（pulsed current activated sintering，PCAS）技術(shù)成功在3 min內(nèi)制備出平均晶粒尺寸為69 nm、相對(duì)密度高達(dá)98%的WC–5%Al （體積分?jǐn)?shù)）納米晶硬質(zhì)合金，這是由于Al的加入顯著降低了快速致密化過(guò)程的起始溫度和WC的孔隙率。Zhou等[22]研究揭示了WC–HEAs超細(xì)晶硬質(zhì)合金具有比WC–Co超細(xì)晶硬質(zhì)合金更好的力學(xué)性能和耐蝕性，并且隨著HEAs含量的增加，WC–HEAs合金的硬度和強(qiáng)度均增加。

表4 采用不同金屬粘結(jié)劑制備的納米晶硬質(zhì)合金性能Table 4 Properties of the nanocrystalline cemented carbides prepared with the different metal binders

1.2 金屬間化合物粘結(jié)劑

鐵鋁化物（FeAl）除了具有低密度以及優(yōu)良的耐蝕性、抗氧化性和耐磨損性外，還具有低成本、環(huán)境可接受性高等優(yōu)點(diǎn)。Shon[23]和其團(tuán)隊(duì)采用高頻感應(yīng)燒結(jié)（high-frequency induction sintering，HFIS）技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了WC、WC–5%FeAl（體積分?jǐn)?shù)）和WC–10%FeAl（體積分?jǐn)?shù)）納米復(fù)合材料的快速燒結(jié)，三種試樣的維氏硬度分別為2195、2549、2414 kg·mm?2，斷 裂 韌 性 分 別 為7、9.6、11 MPa·m1/2。結(jié)果表明，在WC中加入FeAl，顯著提高了材料的硬度和斷裂韌性，這主要是由于FeAl的加入引起的裂紋偏轉(zhuǎn)、WC晶粒尺寸的減小和較高的相對(duì)密度。Karimi等[32]發(fā)現(xiàn)WC–FeAl納米復(fù)合材料的抗氧化性高于WC–Co試樣，這是因?yàn)閃C–FeAl復(fù)合材料中形成的氧化層含有FeWO4和FeAlO3相，會(huì)使氧化層孔隙率較低，鈍化效果較好。

鎳鋁化物（Ni3Al）與WC具有良好的潤(rùn)濕性，還具備高彈性模量、高硬度、高熔點(diǎn)、低密度、優(yōu)異的耐腐蝕性和抗氧化性等一系列力學(xué)性能。近年來(lái)，鎳鋁化物作為一種新出現(xiàn)的替代Co粘結(jié)劑，得到了廣泛關(guān)注。Li等[24]研究發(fā)現(xiàn)WC–10%Ni3Al（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）納米復(fù)合材料的高溫抗氧化性能優(yōu)于WC–8%Co（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）納米復(fù)合材料，這主要?dú)w因于致密氧化層的形成和氧化層與基體的良好結(jié)合。Zhang等[33]研究發(fā)現(xiàn)WC–2%Ni3Al（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）試樣在850 ℃下的抗壓強(qiáng)度為2371 MPa，明顯高于WC–Co體系。這歸因于Ni3Al結(jié)合相存在反相界改善了WC基體的應(yīng)力狀態(tài)，能更有效地協(xié)調(diào)WC的變形，從而獲得更高的塑性和強(qiáng)度。

除鐵鋁化物和鎳鋁化物外，人們還利用TiAl3、TiAl和AlN等其他鋁化物作為硬質(zhì)合金中Co的替代粘結(jié)劑，并取得了一定的成效。Kwak等[25]將TiAl3作為一種新型粘結(jié)劑進(jìn)行固化，制備出幾乎完全致密的納米WC–TiAl3復(fù)合材料，試樣的硬度最大值為(2930±26) kg·mm?2，斷裂韌性最大值為(8.8±0.3) MPa·m1/2。Jung等[34]研究表明TiAl3或TiAl摻雜可以在不影響硬度的前提下，通過(guò)抑制晶粒長(zhǎng)大和誘發(fā)裂紋偏轉(zhuǎn)，大幅度提高材料的韌性。Ren等[26]采用放電等離子燒結(jié)法制備出超細(xì)無(wú)粘結(jié)相WC–AlN硬質(zhì)合金，發(fā)現(xiàn)添加適量的AlN納米粉體可以抑制W2C相的形成，提高樣品的相對(duì)密度、硬度和彎曲強(qiáng)度。

2 無(wú)粘結(jié)相納米晶硬質(zhì)合金

隨著各工程領(lǐng)域?qū)Σ牧闲阅苄枨蟮牟粩嗵岣?，傳統(tǒng)硬質(zhì)合金產(chǎn)品的適用性正在逐漸變差。首先，在一些惡劣環(huán)境（高溫環(huán)境）下，由于粘結(jié)相的熔點(diǎn)相對(duì)較低，其硬度明顯降低；其次，由于粘結(jié)相抗腐蝕和抗氧化性較差，可能優(yōu)先被腐蝕而導(dǎo)致材料失效[35]。由此，無(wú)粘結(jié)相硬質(zhì)合金（binderless cemented carbide，BCC）應(yīng)運(yùn)而生，該材料是指不含或含少量金屬粘結(jié)劑（質(zhì)量分?jǐn)?shù)＜0.5%）的硬質(zhì)合金產(chǎn)品[36]。由于沒(méi)有金屬粘結(jié)劑，無(wú)粘結(jié)相硬質(zhì)合金具有優(yōu)異的硬度和優(yōu)異的耐高溫性、耐腐蝕性、抗氧化性、耐磨性及紅硬性[13,37?39]。

近年來(lái)，已有很多廠家推出了自身的無(wú)粘結(jié)相硬質(zhì)合金產(chǎn)品，例如日本鎢（牌號(hào)：RCCL、RCCFN、SP1、SP2）、富士模具（牌號(hào)：J05、JF03、TJS02）、黛杰工業(yè)（牌號(hào)：CW500）、日本特殊合金（牌號(hào)：R07、R07-C等）、太田精器（新超硬素材）等廠家均提供了無(wú)粘結(jié)相硬質(zhì)合金產(chǎn)品[39]。然而，這些產(chǎn)品普遍存在強(qiáng)度較低、韌性較差等缺陷，導(dǎo)致應(yīng)用單一化。因此，研究和開(kāi)發(fā)高性能無(wú)粘結(jié)相納米晶硬質(zhì)合金具有重要的理論和實(shí)際應(yīng)用意義，但仍然有兩大瓶頸丞待解決：一是很難通過(guò)常規(guī)燒結(jié)方法將其致密化；二是該材料通常表現(xiàn)出彎曲強(qiáng)度和斷裂韌性不理想等缺點(diǎn)。針對(duì)這些問(wèn)題，現(xiàn)階段主要通過(guò)采用新型燒結(jié)方式或添加其他化合物等多種措施來(lái)集中提高材料的密度、強(qiáng)韌性以及解決晶粒細(xì)化等多重問(wèn)題。

2.1 新型燒結(jié)方式

在無(wú)粘結(jié)相條件下，利用真空燒結(jié)、熱壓燒結(jié) （hot pressing sintering，HPS）等傳統(tǒng)燒結(jié)方法很難獲得致密的納米晶硬質(zhì)合金。目前，人們采用放電等離子燒結(jié)（spark plasma sintering，SPS）、反應(yīng)性放電等離子燒結(jié)（reactive spark plasma sintering，RSPS）、高頻誘導(dǎo)加熱燒結(jié)（high frequency induction heated sintering，HFIHS）和脈沖電流主動(dòng)燒結(jié)（pulse current active sintering，PCAS）等新型燒結(jié)技術(shù)，成功地制備了近乎完全致密的無(wú)粘結(jié)相納米晶硬質(zhì)合金，并顯著提高其性能。

放電等離子燒結(jié)被廣泛用于制備無(wú)粘結(jié)相納米晶硬質(zhì)合金。El-Eskandarany[40]最早利用放電等離子燒結(jié)在1700 ℃的燒結(jié)溫度下制得塊狀超細(xì)純WC基材料。羅鍇等[41]利用放電等離子燒結(jié)在1700 ℃的燒結(jié)溫度下制備出了粒徑為200～300 nm、密度為15.626 g·cm?3、維氏硬度為26.7 GPa的無(wú)粘結(jié)相WC基材料。如果使用更細(xì)的粉末，則在1500 ℃就能得到相對(duì)密度為99.6%的純WC燒結(jié)體，并同時(shí)具有良好的硬度和韌性。Kim等[42]利用脈沖電流主動(dòng)燒結(jié)技術(shù)獲得了粒徑為0.36 μm、相對(duì)密度為97.6%、維氏硬度為2480 kg·mm?2、斷裂韌性為6.6 MPa·m1/2的純WC燒結(jié)體。Kim等[43]還利用高頻誘導(dǎo)加熱燒結(jié)技術(shù)分別在1600 ℃和1700 ℃溫度下獲得了相對(duì)密度高于98.5%的WC–x%TiC（摩爾分?jǐn)?shù)）和WC–x%Mo2C（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）無(wú)粘結(jié)相納米晶硬質(zhì)合金。

2.2 添加其他化合物

大量研究表明，在無(wú)粘結(jié)相硬質(zhì)合金中添加少量化合物能夠顯著改善材料的性能，如促進(jìn)材料致密化、抑制晶粒長(zhǎng)大和增韌等。如表5所示，不同化合物的作用機(jī)制不同，對(duì)材料的性能影響也不同。

表5 不同化合物對(duì)無(wú)粘結(jié)相硬質(zhì)合金性能的影響Table 5 Effect of the different compounds on the properties of BCC

2.2.1 致密化

最近大量的研究顯示，少量第二相的加入能夠增加無(wú)粘結(jié)相硬質(zhì)合金的晶界擴(kuò)散和表面擴(kuò)散，從而加速致密化過(guò)程[55]。許多研究者指出，金屬的低熔點(diǎn)以及碳化和氧化的可能性使得添加少量的過(guò)渡金屬碳化物（TiC、TaC和SiC）和金屬氧化物（Al2O3、ZrO2、Y2O3和La2O3）更有利于促進(jìn)無(wú)粘結(jié)相硬質(zhì)合金材料的致密化過(guò)程。Nino等[56]制備了相對(duì)密度達(dá)98%以上的WC–2%ZrC–SiC（摩爾分?jǐn)?shù)）納米復(fù)合材料，由于SiC能夠改善WC的燒結(jié)性能，WC–2%ZrC（摩爾分?jǐn)?shù)）的體積密度隨SiC含量的增加而增加。El-Eskandarany[57]獲得了完全致密并仍然保持其獨(dú)特的納米晶特性的WC–Al2O3復(fù)合材料，該材料同時(shí)具有高硬度和高斷裂韌性。Wang等[52]制備的WC–1%Y2O3（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）相對(duì)密度、硬度和斷裂韌性分別為99.7%、2420 kg·mm?2和10.5 MPa·m1/2，分別比純WC提高了9.4%、46%和40%。Ren等[53]制備了WC–x%La2O3（質(zhì)量分?jǐn)?shù)，x=0～7）復(fù)合材料，發(fā)現(xiàn)隨著La2O3納米粉末添加量的增加，樣品的相對(duì)密度從96%提高到97.5%。

2.2.2 晶粒細(xì)化

納米晶硬質(zhì)合金的顯微結(jié)構(gòu)物相具有納米級(jí)尺度，由于尺寸效應(yīng)的作用，晶界面積增大，抗裂紋擴(kuò)張阻力提高，從而可獲得優(yōu)異的力學(xué)性能（如斷裂韌性、抗彎強(qiáng)度、硬度等）。部分學(xué)者通過(guò)在WC基體晶粒內(nèi)或WC基體的晶界分散一些晶粒生長(zhǎng)抑制劑（grain growth inhibitors，GGI），使其在燒結(jié)過(guò)程中抑制WC晶粒長(zhǎng)大，從而達(dá)到細(xì)化晶粒的目的。

目前常用的晶粒生長(zhǎng)抑制劑主要有VC、Cr3C2、TiC、ZrC、NbC、Mo2C、HfC、TaC、SiC等，黃伯云[4,35,58]及其團(tuán)隊(duì)總結(jié)了部分晶粒生長(zhǎng)抑制劑對(duì)硬質(zhì)合金微結(jié)構(gòu)調(diào)控的影響，結(jié)果如表6所示。VC和Cr3C2是在硬質(zhì)合金工業(yè)中應(yīng)用最廣泛的兩種晶粒生長(zhǎng)抑制劑。日本鎢公司（Nippon Tungsten）通過(guò)添加Cr3C2和V8C7等抑制劑生產(chǎn)的超細(xì)晶無(wú)粘結(jié)相硬質(zhì)合金（RCCL、RCCFN）已作為精密模具、鏡面工具或核能發(fā)電所的部分機(jī)械密封部件原材料得到了廣泛的應(yīng)用，如圖4[39]所示。Kim等[44]利用脈沖電流主動(dòng)燒結(jié)技術(shù)快速制備了WC–x%TiC（原子數(shù)分?jǐn)?shù)，x=0～50）超細(xì)晶硬質(zhì)合金，WC的平均晶粒尺寸被細(xì)化到200 nm，燒結(jié)體的斷裂韌性和硬度分別提高到7.5 MPa·m1/2和2240 kg·mm?2。Nino等[48]制備了含摩爾分?jǐn)?shù)0～3%Mo2C的WC–4.85%SiC（摩爾分?jǐn)?shù)）復(fù)合材料，研究發(fā)現(xiàn)Mo2C的加入使WC的平均晶粒尺寸從0.77 μm下降到0.50 μm，異常長(zhǎng)大的片狀WC晶粒消失，材料的維氏硬度增加，在Mo2C摩爾分?jǐn)?shù)為2%時(shí)，維氏硬度達(dá)到最大值21.4 GPa。表7顯示了一些文獻(xiàn)中報(bào)道的添加晶粒生長(zhǎng)抑制劑的無(wú)粘結(jié)相納米晶硬質(zhì)合金的性能，發(fā)現(xiàn)晶粒生長(zhǎng)抑制劑的加入可以有效改善無(wú)粘結(jié)相硬質(zhì)合金材料的燒結(jié)及力學(xué)性能，但各種晶粒生長(zhǎng)抑制劑控制WC晶粒長(zhǎng)大的效果順序尚未研究清楚，并且各種晶粒生長(zhǎng)抑制劑對(duì)無(wú)粘結(jié)相硬質(zhì)合金材料的組織、性能的影響機(jī)制及作用規(guī)律尚需通過(guò)實(shí)驗(yàn)進(jìn)一步探索和驗(yàn)證。

表6 不同晶粒生長(zhǎng)抑制劑的作用[4，35，58]Table 6 Effect of the different grain growth inhibitors[4,35,58]

圖4 超細(xì)晶無(wú)粘結(jié)相硬質(zhì)合金產(chǎn)品[39]：（a）RCCL機(jī)械密封環(huán)；（b）RCCFN超精密模具Fig.4 Products of the ultrafine cemented carbides with unbonded phase[39]: (a) RCCL mechanical seal ring; (b) RCCFN ultra-precision mold

表7 添加不同晶粒生長(zhǎng)抑制劑的無(wú)粘結(jié)相納米晶硬質(zhì)合金的性能Table 7 Properties of the binderless nanocrystalline cemented carbides with the different grain growth inhibitors

2.2.3 增韌

為了有效解決無(wú)粘結(jié)相硬質(zhì)合金材料通常表現(xiàn)出的斷裂韌性不理想這一難題，近些年，研究人員普遍通過(guò)在納米晶無(wú)粘結(jié)相硬質(zhì)合金材料中添加增韌相來(lái)提高其韌性，并取得良好效果?，F(xiàn)在最常用的增韌方法包括顆粒彌散增韌、相變?cè)鲰g、晶須增韌、協(xié)同增韌等傳統(tǒng)增韌方法以及碳納米管增韌、石墨烯增韌、層合結(jié)構(gòu)增韌和協(xié)同增韌等新概念增韌方法。表8列出了無(wú)粘結(jié)相硬質(zhì)合金的三種傳統(tǒng)增韌方法及機(jī)理。

表8 無(wú)粘結(jié)相硬質(zhì)合金的傳統(tǒng)增韌方法及機(jī)理[35-39，45，49，61]Table 8 Traditional toughening methods and mechanism of binderless cemented carbide[35-39,45,49,61]

（1）顆粒彌散增韌。顆粒彌散增韌是最簡(jiǎn)單的增韌方法，其增韌機(jī)理可歸結(jié)為：（a）裂紋偏轉(zhuǎn)；（b）裂紋橋接；（c）裂紋前緣彎曲；（d）基體和彌散顆粒的熱膨脹系數(shù)不匹配；（e）晶粒尺寸不匹配而產(chǎn)生的熱殘余應(yīng)力場(chǎng)[62]。彌散顆粒增韌原理模型如圖5所示。以裂紋偏轉(zhuǎn)為例，當(dāng)裂紋沿著基體相之間擴(kuò)展時(shí)，必須繞過(guò)增強(qiáng)相顆粒，因此，延長(zhǎng)了裂紋長(zhǎng)度，增加了裂紋擴(kuò)散阻力，達(dá)到了增韌目的[38]。Radajewski等[63]采用場(chǎng)輔助燒結(jié)技術(shù) （field-assisted sintering technology，F(xiàn)AST）制 備了WC–x%MgO（質(zhì)量分?jǐn)?shù)，x=4.1～5.9）納米復(fù)合材料，材料的WC晶粒大小都在60 nm到115 nm之間，隨著MgO質(zhì)量分?jǐn)?shù)從4.1%增加到5.9%，其壓痕斷裂韌性從7.6～7.9 MPa·m1/2提高到8.1～8.3 MPa·m1/2。

圖5 彌散顆粒增韌原理模型：（a）無(wú)增韌顆粒模型； （b）單個(gè)顆粒增韌模型；（c）整體顆粒增韌模型Fig.5 Toughening principle models of the dispersed particles:(a) non-toughened particle model; (b) single particle toughening model; (c) whole particle toughening model

（2）相變?cè)鲰g。相變?cè)鲰g是由硬質(zhì)相基體中顆粒夾雜在斷裂過(guò)程中的應(yīng)力誘導(dǎo)相變而產(chǎn)生的，其中最常用的顆粒是部分穩(wěn)定在Y2O3或MgO中的ZrO2[64]?；w韌性的提高取決于裂紋尖端拉伸應(yīng)力場(chǎng)中亞穩(wěn)四方氧化鋯相向穩(wěn)定單斜氧化鋯相的轉(zhuǎn)變，這是由于單斜相比四方相占據(jù)更多的體積，導(dǎo)致基體中引入了壓應(yīng)力，降低了局部裂紋尖端應(yīng)力強(qiáng)度，從而提高了基體的韌性[58]。Zhao等[29]發(fā)現(xiàn)ZrO2對(duì)WC–ZrO2–Ni納米復(fù)合材料起到明顯的增韌作用，室溫下t-ZrO2應(yīng)力誘導(dǎo)相變引起的微裂紋可以吸收裂紋擴(kuò)展能，由相變引起的裂紋偏轉(zhuǎn)、橋接和分枝可增加裂紋擴(kuò)展的表面積，從而使材料增韌。Zheng等[51]采用放電等離子燒結(jié)法制備了致密的WC–x%ZrO2復(fù)合材料，發(fā)現(xiàn)在WC中加入ZrO2有利于燒結(jié)，并且由于ZrO2粒子的釘扎效應(yīng)，不會(huì)引起WC晶粒的快速長(zhǎng)大；燒結(jié)后，四方相ZrO2大部分保持到室溫，在斷裂過(guò)程中部分轉(zhuǎn)變?yōu)閱涡苯Y(jié)構(gòu)，起到增韌作用；隨著ZrO2質(zhì)量分?jǐn)?shù)從0增加到6%，材料的斷裂韌性從6 MPa·m1/2增加到10.6 MPa·m1/2，提高了77%。

（3）晶須增韌。與其他增韌方法相比，晶須增韌具有潛在的優(yōu)勢(shì)，即在超過(guò)1000 ℃的溫度下保持高韌性值。另外，晶須增強(qiáng)復(fù)合材料還具有制備簡(jiǎn)單、力學(xué)性能各向同性程度高的優(yōu)點(diǎn)，這是因?yàn)榫ы氃鰪?qiáng)復(fù)合材料具有較小的長(zhǎng)徑比。據(jù)報(bào)道，晶須增韌機(jī)制主要有三種[49,65]：（a）晶須拔出增韌；（b）裂紋偏轉(zhuǎn)增韌；（c）晶須橋接增韌。目前常用的晶須材料主要有SiC晶須（SiCw）、Al2O3晶須（Al2O3w）、MgO晶須（MgOw）、TiC晶須 （TiCw）、TiB2晶須（TiB2w）和Si3N4晶須（Si3N4w）等。Chao等[46]研究表明，用SiCw代替金屬結(jié)合相增韌WC硬質(zhì)合金是可行的。由于SiCw的加入，WC–SiCw的韌性比純WC提高了30%～40%。Fan等[54]制備出WC–x%MgOw（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）復(fù)合材料，MgOw的添加引起的晶須拔出、裂紋偏轉(zhuǎn)和晶須橋接機(jī)制增加了裂紋擴(kuò)展過(guò)程中的能量耗散，從而顯著提高了材料的力學(xué)性能，其中WC–1%MgOw （質(zhì)量分?jǐn)?shù)）復(fù)合材料的維氏硬度和斷裂韌性分別達(dá)到20.92 GPa和9.85 MPa·m1/2，斷裂韌性比未添加MgOw的試樣高約10.2%。Li等[66]開(kāi)發(fā)出一種摻雜Cr3C2和VC的WC–10%Si3N4w（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）復(fù)合材料，其中原位拉長(zhǎng)的β-Si3N4晶粒作為復(fù)合材料的增韌劑，研究結(jié)果證實(shí)，獲得晶粒細(xì)小、β-Si3N4晶粒發(fā)達(dá)的WC基體是獲得高硬度、高韌性的基礎(chǔ)。

（4）復(fù)合增韌。大量研究顯示，在添加晶粒生長(zhǎng)抑制劑細(xì)化晶粒的同時(shí)，添加一種或多種增韌相是一種非常有效的提高無(wú)粘結(jié)相硬質(zhì)合金韌性的方法，且可多層次、多機(jī)理協(xié)同作用以達(dá)到增韌目的。Ouyang等[67]研究了Cr3C2和VC對(duì)WC–MgO復(fù)合材料組織和力學(xué)性能的影響，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，晶粒生長(zhǎng)抑制劑的加入既細(xì)化晶粒尺寸，又有效地改善了MgO顆粒分散的均勻性，使材料的非負(fù)載硬度和斷裂韌性增加。Zhang等[68]成功在WC–Al2O3復(fù)合材料的制備過(guò)程中摻雜了質(zhì)量分?jǐn)?shù)0.3%的石墨烯片（graphene platelets, GPLs），通過(guò)表征發(fā)現(xiàn)石墨烯片均勻分布于基體中，石墨烯片的加入細(xì)化了晶粒尺寸，WC–Al2O3–GPLs的硬度和韌性均高于WC–Al2O3。韌性的增加一方面是根據(jù)Hall-Petch規(guī)則[50]，細(xì)晶WC–Al2O3–GPLs中存在的大量晶界將阻礙晶粒間的位錯(cuò)遷移，進(jìn)而阻礙更加頻繁的塑性變形；另一方面，較小的晶粒尺寸還可以增加裂紋偏轉(zhuǎn)次數(shù)和總斷裂路徑，從而提高材料的斷裂韌性。此外，均勻分布在基體中的石墨烯片將大大增加發(fā)生裂紋偏轉(zhuǎn)的可能性，導(dǎo)致消耗更多的能量，進(jìn)而提高材料的韌性。

到目前為止，關(guān)于無(wú)粘結(jié)相納米晶硬質(zhì)合金增韌的研究報(bào)道在逐年增加，然而，不同增韌相的作用效果順序仍未研究清楚，增韌機(jī)理方面的研究也不夠完善。因此，這一研究領(lǐng)域仍是未來(lái)需要關(guān)注的重點(diǎn)。

3 梯度納米晶硬質(zhì)合金

梯度硬質(zhì)合金是指成分或組織呈梯度分布的硬質(zhì)合金，梯度結(jié)構(gòu)硬質(zhì)合金恰好利用其特殊的結(jié)構(gòu)或成分梯度變化，對(duì)不同的部位賦予不同的性能，從而有效克服均勻結(jié)構(gòu)硬質(zhì)合金中耐磨性和韌性之間的矛盾，使整體制品獲得優(yōu)異的綜合性能和較長(zhǎng)的使用壽命[69?70]。目前，已經(jīng)實(shí)現(xiàn)工業(yè)化應(yīng)用的梯度硬質(zhì)合金的大部分屬于中等晶粒尺寸級(jí)別，性能差，普遍用于制備中低端硬質(zhì)合金刀具產(chǎn)品。最近，有研究者提出將具有較高硬度和抗彎強(qiáng)度的納米晶硬質(zhì)合金與梯度硬質(zhì)合金相結(jié)合，制備出梯度納米晶硬質(zhì)合金作為刀具基體使用，或?qū)⑦M(jìn)一步提高刀具的性能。

Sun等[71]采用Cr3C2和VC作為晶粒生長(zhǎng)抑制劑，通過(guò)兩步熱壓燒結(jié)法成功制備了功能梯度WC–TiC–Al2O3–GNPs納米復(fù)合刀具材料，其硬度可達(dá)25.64 GPa，彎曲強(qiáng)度為1209.6 MPa，斷裂韌性為11.49 MPa·m1/2。如圖6所示，從材料橫截面掃描電子顯微形貌（scanning electron microscope，SEM）和Ti、Al、W元素從芯層到表面層的線掃描能譜分析可知，TiC和Al2O3含量從表層到芯層呈上升趨勢(shì)，WC含量從表層到芯層呈下降趨勢(shì)，導(dǎo)致材料表面產(chǎn)生明顯的殘余壓應(yīng)力。N. Scuor等[72]認(rèn)為材料表面的殘余壓應(yīng)力有助于提高斷裂韌性和硬度。許智峰等[73]采用放電等離子燒結(jié)預(yù)燒結(jié)制備超細(xì)晶硬質(zhì)合金，然后采用梯度燒結(jié)獲得了表面富Co的超細(xì)晶梯度硬質(zhì)合金，合金的立方相含量從表面到芯部呈現(xiàn)梯度變化，逐漸增到一個(gè)穩(wěn)定的狀態(tài)，梯度層厚度為53 μm，WC晶粒平均尺寸約為0.3μm。

圖6 WC–TiC–Al2O3–GNPs橫截面掃描電子顯微形貌（a）和Ti、Al、W元素能譜分析（（b）～（d））[71]Fig.6 SEM micrographs of the WC–TiC–Al2O3–GNPs cross-section surfaces (a) and the EDS maps of Ti, Al, and W elements((b)~(d))[71]

4 涂層納米晶硬質(zhì)合金

涂層硬質(zhì)合金是近年來(lái)硬質(zhì)合金領(lǐng)域中取得的偉大成就之一，人們通過(guò)化學(xué)氣相沉積（chemical vapor deposition，CVD）、物理氣相沉積（physical vapor deposition，PVD）、高速氧燃料熱噴涂（high velocity oxyfuel spraying，HVOF）等方法在硬質(zhì)合金基體上涂覆一層很薄的金屬化合物，從而使基體的強(qiáng)韌性與涂層的耐磨性相結(jié)合來(lái)提高硬質(zhì)合金的綜合性能[74]。德國(guó)克虜伯公司和瑞典山特維克公司于1969年首次研制出投入市場(chǎng)的TiC單層涂層硬質(zhì)合金刀片[73]，與同牌號(hào)的合金刀具相比，其使用壽命延長(zhǎng)了3倍，切削速度提高了25%～50%。隨后世界各國(guó)都對(duì)該領(lǐng)域進(jìn)行了研究和開(kāi)發(fā)，經(jīng)過(guò)幾十年的探索研究，涂層的制備工藝和技術(shù)方法都有了巨大的突破。發(fā)展到如今，新一代的涂層硬質(zhì)合金刀具不僅廣泛應(yīng)用于對(duì)耐磨、耐蝕性、表面質(zhì)量等有更高要求的航空、航天、軍工裝備、精密加工等高端工業(yè)領(lǐng)域，還適用于對(duì)換刀定位精度有極高要求的計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)（FMS、CIMS）等自動(dòng)化加工技術(shù)領(lǐng)域，如圖7所示[10,75]。

圖7 市場(chǎng)上的新型硬質(zhì)合金刀具涂層[10，75]：（a）多層涂層；（b）梯度涂層；（c）多層AlTiN/TiN納米涂層Fig.7 New cemented carbide tool coatings on the market[10,75]: (a) multi-layer coating; (b) gradient coating; (c) multi-layer AlTiN/TiN nano-coating

然而，采用涂層方法仍未能根本解決硬質(zhì)合金基體材料韌性和抗沖擊性較差的問(wèn)題。近些年，涂層硬質(zhì)合金納米化成為硬質(zhì)合金工具的一個(gè)發(fā)展趨勢(shì)，因其能顯著提高傳統(tǒng)涂層硬質(zhì)合金的性能而受到廣泛關(guān)注。目前，涂層納米晶硬質(zhì)合金產(chǎn)品的發(fā)展方向主要有：（1）納米WC作為涂層噴涂在其他基體材料上；（2）納米晶WC硬質(zhì)合金基體上噴涂其他涂層材料；（3）傳統(tǒng)硬質(zhì)合金基體上噴涂其他納米涂層材料。王海濱等[76]以原位合成WC–Co復(fù)合粉為原料，采用高速氧燃料熱噴涂技術(shù)制備出超細(xì)結(jié)構(gòu)WC–Co硬質(zhì)合金涂層，并與常規(guī)微米結(jié)構(gòu)WC–Co硬質(zhì)合金涂層的顯微硬度和斷裂韌性的性能進(jìn)行對(duì)比。結(jié)果表明，超細(xì)結(jié)構(gòu)涂層的硬度和韌性均高于微米結(jié)構(gòu)涂層，尤其是韌性提高達(dá)45%，如圖8（a）所示。Tillmann等[77]結(jié)合高速氧燃料熱噴涂和物理氣相沉積方法，以三種不同尺寸的WC–12Co粉末為主要原料，對(duì)AISI M3鋼基體進(jìn)行涂層處理，制備出CrAlN/WC–12Co雙相復(fù)合涂層，并研究了WC晶粒尺寸對(duì)復(fù)合涂層性能的影響。圖8（b）～圖8（d）顯示了三種不同涂層系統(tǒng)的掃描電鏡截面圖，WC–Co中間層碳化物晶粒尺寸的減小導(dǎo)致CrAlN層內(nèi)形成較小的晶粒，使整個(gè)涂層的晶粒結(jié)構(gòu)更為細(xì)小，并且當(dāng)使用納米碳化物時(shí)，兩層復(fù)合涂層中的壓縮殘余應(yīng)力都顯示出最大值，從而顯著改善了CrAlN/WC–12Co復(fù)合涂層的性能，如表9所示。

表9 WC–12Co涂層性能[77]Table 9 Properties of the WC–12Co coatings[77]

圖8 超細(xì)結(jié)構(gòu)與微米結(jié)構(gòu)的WC–Co涂層硬度和韌性比較[76]（a）及三種不同涂層體系（不同碳化物粒徑：2.5 μm，1.0 μm，0.1 μm）的掃描電子顯微斷面形貌（（b）～（d））[77]Fig.8 Hardness and toughness of the WC–Co coatings with the ultra-fine structure and micro structure (a)[76] and the cross section SEM images of three different coating systems (the different carbide particle size of 2.5 μm, 1.0 μm, and 0.1 μm) ((b)~(d))[77]

金剛石涂層因其接近天然金剛石的硬度，具備導(dǎo)熱性好、摩擦系數(shù)小、膨脹系數(shù)小等優(yōu)點(diǎn)，已在硬質(zhì)合金微型鉆上應(yīng)用[78]。納米金剛石涂層與微米金剛石涂層性能比較見(jiàn)表10[79]所示。Polini等[80]在Cr/CrN中間層上分別沉積了納米金剛石和微米金剛石涂層，指出納米金剛石結(jié)合力好、粘附性強(qiáng)，而且晶粒小、表面粗糙度低，因而比微米金剛石層切削質(zhì)量好。日本住友公司研發(fā)生產(chǎn)的AC105G等牌號(hào)的刀具，在基體上沉積了2000層、每層厚度約為1 nm的TiN–AlN超薄涂層，該納米復(fù)合涂層賦予了刀具極高的使用性能，大幅度提升抗彎強(qiáng)度和斷裂韌性[75]。我國(guó)廈門(mén)金鷺制造的頂層為AlTiN、下面為30層納米晶AlTiN–TiN與硬質(zhì)合金基體相連的納米多層涂層具有硬度高、耐高溫氧化、耐熱沖擊和摩擦系數(shù)小等優(yōu)勢(shì)，可用于加工對(duì)表面質(zhì)量要求高的工件，并且刀具使用壽命延長(zhǎng)。

表10 納米金剛石涂層與微米金剛石涂層性能比較[79]Table 10 Performance comparison of the nano diamond coatings and micro diamond coatings[79]

未來(lái)，涂層納米晶硬質(zhì)合金將會(huì)進(jìn)一步朝著涂層成分多元化、涂層結(jié)構(gòu)多層化、涂層工藝多樣化和涂層基體梯度化方向發(fā)展，以滿(mǎn)足各領(lǐng)域越來(lái)越迫切對(duì)更高性能涂層硬質(zhì)合金的需求。盡管目前關(guān)于以納米晶WC硬質(zhì)合金為基體的涂層研究報(bào)道相對(duì)較少，但巨大的市場(chǎng)需求已經(jīng)促使越來(lái)越多的研究者們?cè)谠擃I(lǐng)域不斷開(kāi)拓創(chuàng)新。

5 總結(jié)與展望

新型納米晶硬質(zhì)合金的研究不僅能取得巨大的經(jīng)濟(jì)效益，還滿(mǎn)足現(xiàn)代工業(yè)對(duì)硬質(zhì)合金工具日益增長(zhǎng)的需求，自問(wèn)世以來(lái)便受到廣泛關(guān)注。近年來(lái)，對(duì)新型粘結(jié)相納米晶硬質(zhì)合金、無(wú)粘結(jié)相納米晶硬質(zhì)合金、梯度納米晶硬質(zhì)合金以及涂層納米晶硬質(zhì)合金等一系列新型納米晶硬質(zhì)合金的研究發(fā)展十分迅速，并取得長(zhǎng)足進(jìn)展。然而，新型納米晶硬質(zhì)合金的晶粒生長(zhǎng)抑制機(jī)理、增韌機(jī)理、塑性變形機(jī)理、斷裂行為機(jī)理、高溫行為機(jī)理以及合金制備過(guò)程中的冷卻、成核和相生長(zhǎng)機(jī)制等研究尚未形成統(tǒng)一系統(tǒng)的理論體系，嚴(yán)重阻礙新型納米晶硬質(zhì)合金獲得重大突破，相關(guān)理論研究亟需完善。此外，目前國(guó)內(nèi)關(guān)于新型納米晶硬質(zhì)合金的大部分研究仍?xún)H限于實(shí)驗(yàn)室范圍，由于工藝不成熟、成本高等問(wèn)題使其很難實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化，我國(guó)高技術(shù)硬質(zhì)合金產(chǎn)品不到世界發(fā)達(dá)國(guó)家的10%。因此，新型納米晶硬質(zhì)合金亟需形成成熟的最終應(yīng)用技術(shù)，在相應(yīng)的制備工藝的研究以及工藝匹配性及優(yōu)化的研究上也需要更具創(chuàng)新性的研究和大量細(xì)致的完善工作。

未來(lái)，隨著制備技術(shù)的不斷成熟和先進(jìn)檢測(cè)手段的運(yùn)用，完善理論研究將是新型納米晶硬質(zhì)合金領(lǐng)域發(fā)展的必然趨勢(shì)。同時(shí)，隨著更多高新技術(shù)在硬質(zhì)合金行業(yè)中的進(jìn)一步推廣應(yīng)用和工業(yè)化發(fā)展，新型納米晶硬質(zhì)合金的大規(guī)模生產(chǎn)和擴(kuò)大應(yīng)用將逐步變?yōu)榭赡?，相信其在要求高硬度、高?qiáng)度、高抗變形性、高耐磨、高耐腐蝕、高熱導(dǎo)率等領(lǐng)域?qū)⒂兄鼮閺V闊的發(fā)展前景和空間。