硬質(zhì)合金材料當(dāng)前工業(yè)合金材料重要組成部分，硬質(zhì)合金材料生產(chǎn)是基于放電等離子球磨技術(shù)硬質(zhì)合金材料采用等離子球磨制備出納米晶復(fù)合粉末。然后將所制備的上述復(fù)合粉末采用冷壓成型制成生坯，最后在真空或低壓燒結(jié)爐中一步碳化燒結(jié)合成WC-Co硬質(zhì)合金塊體。這種方法通常所制備的硬質(zhì)合金為高性能納米晶或超細(xì)晶合金材料。

硬質(zhì)合金材料生產(chǎn)經(jīng)過(guò)等離子球磨W-C混合粉末約在900℃便生成WC，新型等離子球磨機(jī)可以在800℃以下實(shí)現(xiàn)WC合成，這比于常規(guī)碳熱法的碳化溫度下降300-500℃，比工業(yè)常用球磨時(shí)間縮短了幾十到上百小時(shí)。這是因?yàn)樵摲椒▍f(xié)同利用機(jī)械力活化效應(yīng)和等離子體活化效應(yīng)，對(duì)實(shí)現(xiàn)WC化合物的合成反應(yīng)極為有利。更重要的是，將等離子球磨制備的高活性W-C-Co復(fù)合粉末壓制成型，可以直接燒結(jié)得到全致密的WC-Co硬質(zhì)合金塊體。

硬質(zhì)合金材料更重要的是，采用等離子體球磨制備的W-C-Co粉末具有細(xì)小的層片狀結(jié)構(gòu)，如圖4（a）所示；而且，這種片層結(jié)構(gòu)對(duì)后續(xù)燒結(jié)生成的WC的形態(tài)具有誘導(dǎo)作用，使得從W-Co-C混合粉體“一步法”制備WC-Co硬質(zhì)合金具有板狀WC，這也為含板狀WC的硬質(zhì)合金的制備提供了一種新的方法。1000℃碳化得到的納米WC一般是截角三角形狀，平均尺寸在100-300 nm，厚度小于100 nm；當(dāng)燒結(jié)溫度提高到1390℃以后，WC仍呈截角三角形狀和板狀，但明顯長(zhǎng)大。

硬質(zhì)合金材料十分有意義的是，采用一步法工藝制備出的硬質(zhì)合金具有優(yōu)異的力學(xué)性能。在“碳化燒結(jié)一步法”的基礎(chǔ)上，通過(guò)調(diào)節(jié)等離子球磨時(shí)間，將不同球磨時(shí)間的W-C-Co混合粉末組合可以獲得板狀和棱柱狀WC雙形態(tài)組合的硬質(zhì)合金。在適當(dāng)?shù)陌鍫詈屠庵鶢頦C的比例時(shí)，硬質(zhì)合金有更好的綜合性能。這是因?yàn)榘鍫頦C具有較好的抗彎強(qiáng)度，而棱柱狀WC的存在又較好地避免了因板狀WC高度定向排列所導(dǎo)致的縱截面上TRS較低的問(wèn)題。

硬質(zhì)合金材料兩種不同形態(tài)WC的的協(xié)同作用，不僅保證了硬質(zhì)合金力學(xué)性能的均勻性，而且有效的提高了綜合力學(xué)性能。例如：對(duì)于真空或低壓燒結(jié)制備的硬質(zhì)合金，板狀WC百分比約為35%時(shí)，其硬度為HRA92.1，橫向斷裂強(qiáng)度（TRS）約為3800MPa。因此，利用等離子球磨技術(shù)開(kāi)發(fā)的“碳化燒結(jié)一步法”制備WC-Co硬質(zhì)合金，可以實(shí)現(xiàn)WC在多形態(tài)和多尺度上的微觀調(diào)控，有利于制備出高硬度、高強(qiáng)度的硬質(zhì)合金。