硬质合金作为“工业的牙齿”，其在复杂环境中的腐蚀失效问题显著制约性 能发挥。腐蚀本质是硬质相与黏结相因电位差形成微电偶电池，导致酸性环境析氢腐 蚀、中性/碱性环境吸氧腐蚀并伴随沉淀产物诱发二次腐蚀。研究表明，通过成分优化 可有效提升耐蚀性：Ni基黏结相较Co基展现更优耐酸性，高熵合金黏结相通过多元合 金化形成致密氧化膜实现耐蚀性与力学性能协同优化；Cr、Mo等难熔金属元素作为添 加剂，可促进钝化膜生成，成为成分设计关键切入点；无黏结相体系（如纯WC基复合 材料）凭借更高硬度与耐蚀性，为钴资源稀缺问题提供了无钴化替代路径。上述研究 为开发低钴/无钴硬质合金及设计复杂工况适配材料提供了理论支撑，对提升金属切 削工具和耐磨部件等在严苛环境下的可靠性具有重要工程价值。

钨粉作为钨制品重要的基础材料，广泛应用于硬质合金、电子封装、航空航 天、军工国防等尖端领域。本文综述了近年来钨粉制备技术的主要研究进展，包括钨 氧化物氢还原法、熔盐电解法、高能球磨法、溶胶凝胶法、等离子体法，同时概述了元素 掺杂法、自蔓延高温还原法、循环氧气还原法、H₂O₂ 氧化水热晶化法、甲醇蒸气还原法。 简要介绍了增材制造钨粉和电子级（5N）钨粉制备相关研究。分析了各种制备方法的 优缺点，并进行了各种制备方法的纵向对比，提出未来钨粉制备技术将朝着绿色化、复 合化、功能化和高性能化等方向发展，以期为钨粉制备技术的持续发展与应用提供 参考。

原材料的相结构关系到后续制品的各项性能，其差异化表征是重要的质量 控制指标。在实际生产中，单相单颗粒粉末相关的结构信息往往需要多个精细指标进 行表征，但缺乏统一的量化方法，且这些结构指标不如物理性质指标如Fsss、霍尔流速 等直观，应用广度较小。相结构差异本质是物相结晶程度的变化，本文尝试建立XRD 结晶度量化指标以定量分析多相粉末体系中各相的相结构差异。采用峰形差异表征 法建立峰谷比指标，并评价了45～75μm粗颗粒碳化钨粉末中壳部及核部各相的结晶 度。指标按谱图是否存在重叠峰区域，采用两种方式确立峰面积切割线，以峰面积比 值实现峰形差异的量化转换。方法简便易行，具有普适性，利于产品质量监控及工艺 调整。此外，为获取粗颗粒粉末芯部相结晶度，建立粉末掺胶固化抛光制备方法，可制 取高密度“剖面态”粉体，其XRD定量分析结果具有统计意义。相较传统压制烧结掺 铜的方式，操作更简便。

 球磨工艺是影响硬质合金组织和性能的关键因素。本文选取费氏粒度 （Fsss）分别为4.0、1.4 μm的WC搭配Co、Cr₃C₂ 作为原料制备出WC-6%Co-0.5%Cr₃C₂ （质 量分数）双尺度WC晶粒硬质合金，研究了物料添加方式与球磨混合工艺对合金组织 结构和性能的影响。结果表明，合理的原料配比和适合的球磨工艺能够获得强度韧性 俱佳、综合性能良好的WC-6%Co-0.5%Cr₃C₂ 双尺度晶粒硬质合金。将Cr₃C₂ 预磨2h 后，加入细WC和Co粉球磨30h，再加入粗WC继续球磨24h制备的合金拥有最佳性 能，合金的抗弯强度为3010MPa、硬度为1710HV30、断裂韧性为10.166MPa·m1/2；在 某一特定区间，晶粒细化能够提高合金抗弯强度，双尺度晶粒合金中，粗、细晶粒的搭 配由于有粗晶存在，穿晶断裂的现象增多，对裂纹扩展产生一定的阻力，还有少量裂纹 在扩展中会绕过粗颗粒产生偏折，从而提高合金断裂韧性；以粗颗粒集群基体包覆细 颗粒集群的合金结构能够显著提升合金的断裂韧性，但由于晶粒的不均匀分布，抗弯 强度会低于同成分的晶粒均匀分布的合金。

采用硬质合金刀具进行断续切削时，切削刃在远未达到磨损失效标准之前 就因断裂而发生早期破损，经过刃口钝化后，能提高刀具的抗冲击性能和稳定性，降低 刀具的破损。本文采用不同刃口钝圆半径r_β 的刀具进行断续车削，实验研究表明，r_β 对 刀具的耐冲击性能影响明显。在70～120m/min的低切削速度时，硬质合金刀具的主 要失效形式是刀尖崩碎，其破坏机理为：初始裂纹在表层涂层处萌生，随后以阶梯状扩 展模式贯穿涂层结构，最终穿透至硬质合金基体材料，引发宏观脆性断裂；在切削速度 为140～210 m/min时，刀具失效的原因主要是热疲劳损伤和机械疲劳的塑性破损。在 一定范围内钝圆半径r_β 越大，刀具的抗冲击性能越好，寿命越长。通过对切削过程中3 个阶段的切削力分析发现，在刀具切入和切出的瞬时，切削力随着切削速度的增大而 增大，r_β 对切入时的主切削力F_y 和切深抗力F_z 影响较大；连续切削阶段，r_β 主要对进给 力F_x 和切深抗力F_z 的影响最大，即r_β 对切削层的应力和形变影响最大。因此选择合适 的刃口钝圆半径对刀具切削过程中的平稳性、抗冲击性、被加工材料质量和刀具寿命 的提升至关重要。

纳米氧化钨（WO₃ ）是过渡金属氧化物，在气体传感器、光催化、能源存储等方 面具有广阔的应用前景。由于钨资源的稀缺性和不可替代性，我国围绕资源保护和可 持续发展的宗旨，控制钨资源开采力度。回收利用含钨废料可降低对原生钨矿的依 赖，兼具经济和环保双重效益。本文研究以硬质合金废料为原料制备电池材料掺杂用 纳米氧化钨，考察了碱度、MgSO₄ 过量系数对去除钨酸钠溶液中Si和硫化钠过量系数 对Mo去除效果的影响；以及钨酸钠初始浓度、酸过量系数和加料速度对纳米氧化钨制 备的影响，分析了纳米氧化钨的物相及形貌；并对掺杂纳米氧化钨的正极材料进行结 构表征及电化学性能测试。研究结果表明：Si、Mo的去除率分别达到98.97%和 98.75%；纳米氧化钨的结晶度较高，其形貌表现为米粒状；纳米氧化钨颗粒均匀分布在 正极材料中，首次库伦效率为88.1%，经35圈充放电循环测试后，放电比容量保持在 97%以上。

低Co硬质合金具有比常规硬质合金更高的硬度、耐磨性、耐腐蚀性，在精密 加工领域得到广泛的应用。本文以两种粒度WC为原料，配以Cr₃C₂ 及VC两种晶粒生 长抑制剂，采用低压烧结工艺制备WC-3%Co硬质合金，研究了WC粒度与晶粒抑制剂 对合金的微观组织及力学性能的影响。结果显示，Cr₃C₂ 和VC对WC晶粒长大起到抑 制作用，但VC的加入恶化了显微组织，得到的材料综合性能较差；相对于费氏粒度 （Fsss）为0.35 μm 的WC，采用Fsss为1.04 μm的WC制备的硬质合金，其晶粒度及显微 组织对晶粒抑制剂更为敏感，VC对其组织劣化的作用更为显著。本文通过使用Fsss 为0.35 μm的WC加入1.2%Cr₃C₂ （质量分数）成功制备出硬度为2220HV30、抗弯强度 为3490 MPa的综合力学性能优良的低钴超细硬质合金。此外，本文对不同粒度WC 所制木工刀具应用情况进行研究，发现超细晶粒硬质合金适用于各类板材的高速加 工，而亚细颗粒硬质合适用于中低速加工。

本文利用多弧离子镀技术在GH80A合金上制备CrAlSiN涂层，通过SEM、 EDX、XRD和纳米压痕仪等检测手段表征了涂层的微结构和力学性能，并研究了 CrAlSiN涂层对GH 80A合金高温氧化性能、蠕变性能和疲劳性能的影响。研究表明： 制备的CrAlSiN涂层表面平滑，断面致密，呈单相NaCl型面心立方结构。GH80A合金 在涂覆CrAlSiN涂层后，其在800°C呈现出良好的抗氧化性，涂层表面生成致密的Cr、 Al氧化物层能够有效阻挡基体被进一步氧化。当涂层在1000°C持续氧化后，CrAlSiN 涂层会发生相变析出w-AlN，导致基体中合金元素向涂层中显著扩散，但涂层仍具备一 定的抗氧化防护作用。此外，CrAlSiN涂层在550 °C的服役温度下能有效地改善 GH80A合金的抗蠕变性能并能够显著提高GH80A合金的疲劳寿命。

切屑形态对可转位浅孔钻的排屑效果影响显著，进而影响工件的尺寸精度 和表面质量，因此研究切屑形态对可转位浅孔钻的稳定性应用尤为重要。本文基于降 低切屑卷曲半径，对可转位浅孔钻刀片槽型进行优化设计。首先，选定刀片槽型参数 设计正交试验方案，通过切削仿真结果确定了影响刀片切屑卷曲半径的关键参数为槽 型前角g0 、反屑角q、刃口高度h和断屑槽深度H；其次，基于槽型参数影响力大小进行 排序，得到最优槽型参数组合方案为A1 B1 C1 D1 E1 F2 G2 ；最后，通过钻削试验进行验证。 结果表明：使用最优参数组合使切屑卷曲半径降低了17.9%，从而提高了切削效率。

聚四氟乙烯（PTFE）凭借其高介电常数和低介电损耗被认为是高频微波板介 质基板的理想材料，但其在机械钻孔时易因热量累积出现排屑不畅、碎屑严重粘附、孔 壁污渍残留等问题，极大地影响了高频微波板的信号传输能力及可靠性。因此，本文 创新性地提出内喷式冷风辅助制孔工艺（简称“内冷”），进行了高频微波板钻孔实验研 究，对比了常温、外冷及内冷3种工艺下，两种典型高频微波板钻孔时的刀具残屑、碎 屑粘附、刀具磨损。结果表明：加工扁平玻纤陶瓷PTFE板时，内冷钻孔可有效改善切 屑缠绕，但对减小刀具磨损效果十分有限；低温介质有效减小了切削过程中材料的塑 性变形，在外冷和内冷条件下更易形成短锥螺旋状切屑；而在加工E型玻纤PTFE板 时，由于没有陶瓷等硬质填料对刀具刃口与后刀面的强烈冲击，3种加工方式下的刀具 磨损均明显小于扁平玻纤陶瓷PTFE板；内冷钻孔和外冷钻孔均能有效降低切屑粘附 刀具现象，防止螺旋槽堵塞，并由于内冷钻削时，低温介质作用更为直接有效，可最大 程度地避免树脂进入熔融态而粘附于刀具和切屑表面。研究结果发现，内冷钻削工艺 更适用于E型玻纤PTFE板的微孔加工，可有效促进孔内切屑排出，防止切屑在刀具螺 旋槽内的累积聚合。

碳纤维树脂基复合材料（CFRP）具有优异的物理化学性能，可代替传统材料 应用于诸多领域，并且现有成型工艺较为成熟，发展前景十分广阔。然而，CFRP由于 具有非均匀性和各向异性，属于典型的难加工材料，因此优化其加工工艺已成为国内 外研究重点。基于目前研究进展，本文首先简要概述了CFRP的组成结构，包括碳纤维 增强相和树脂基体的特性，然后重点综述了CFRP的传统加工及非传统加工方法，旨在 寻求高效的加工工艺，最后对树脂基体的改性、金刚石涂层性能的提升和切削机理的 研究等方面进行展望，可供从事相关领域的研究人员参考。

随着半导体电子器件的集成化与小型化发展，金刚石优异的热导性、电导性 成为制备半导体衬底的理想材料。为了满足半导体行业对电子器件高精度和高可靠 性能的要求，需对金刚石表面进行抛光处理。然而，金刚石高硬度、高耐磨性、高化学 惰性的特点，使金刚石的加工面临诸多困难，现有的金刚石抛光技术都有一定的自身 优势和不足，急需一种在保证效率的情况下，同时获得光滑、平整、低损伤的金刚石表 面抛光技术。因此，本文对金刚石抛光技术的国内外相关文献进行了梳理，总结了机 械抛光、热化学抛光、化学机械抛光、等离子体刻蚀抛光、激光抛光等技术的原理与优 缺点，对未来金刚石抛光技术来说，应朝着多种技术相互搭配以及智能化、精密化、环 保化的方向发展，进而拓展金刚石材料的应用范围。

化学镀 Ni-P 因其良好的硬度、耐磨和耐蚀性在防腐及其它领域发挥着重要 作用，为了进一步增强设备和零部件的耐蚀性、耐磨性，在Ni-P化学镀的基础上加入W 元素。本文综述了化学镀 Ni-W-P 合金技术的基本原理、工艺流程，阐述了化学镀 NiW-P合金的制备过程，包括预处理、施镀和后处理等，研究了提升化学镀 Ni-W-P合金 综合性能的方法，如稀土改性和镀液成分的优化，介绍了化学镀 Ni-W-P合金在电子、 电磁、汽车领域的应用优势。分析了pH值、温度、W元素的含量等对镀层性能的影响， 探讨了当前化学镀镍面临的污水处理问题并提出了处理方法。对未来进一步提升化 学镀Ni-W-P合金性能，如纳米材料方向进行展望。

为可靠、精准检测硬质合金辊环微小以及相似等不同类别的表面缺陷，提出 硬质合金辊环表面缺陷检测算法。该算法以采集到的硬质合金辊环表面图像为基础， 对图像进行颜色空间处理，生成硬质合金辊环图像颜色空间分布方差显著图；将该显 著图输入多尺度注意力机制网络模型中，通过模型编码器部分中金字塔切分注意力模 块提取显著图中的边缘轮廓缺陷，将其与全局平均池化后输出的内部区域缺陷相结 合，再经由上采样处理，输出表面缺陷检测结果。测试结果显示：该算法具备较好的应 用效果，生成显著图中可呈现辊环的整体轮廓结构以及辊环上的缺陷位置，为后续辊 环表面缺陷检测提供可靠依据；精准完成微小以及相似等不同类别的表面缺陷的检 测，定位误差均值低于0.018 mm，检测精度较高。

为提升硬质合金在复杂应力条件下的服役寿命，将少层石墨烯（1~3层）加入 WC-Co硬质合金中，以提升其耐磨性能。结合表征结果可知，相比于无石墨烯试样，添 加 0.05%（质量分数）少层石墨烯的试样致密度及硬度分别提升了 3.6 个百分点及 101HV30，同时还使试样摩擦系数和磨痕深度分别降低约0.16和90%。分析认为少层 石墨烯之所以能够增强试样耐磨性，是因为其能够在提高试样致密度和硬度的同时， 又具备润滑和保护效果，此外还能在烧结过程中起到补碳作用。当添加少层石墨烯的 质量分数超过0.05%后，虽然试样的摩擦系数继续降低，但致密度、硬度及耐磨性均呈 现下降趋势，这主要是因为过多的石墨烯会导致团聚现象产生，团聚后的石墨烯性能 降低，难以起到理想的强化效果。

以超细WC粉末为原料，采用低压烧结法制备了超细晶梯度硬质合金。通过 调配原始粉末中的总碳含量，用 SEM、钴磁仪、矫顽磁力计、硬度计和万能试验机等表 征手段研究了碳含量对超细晶梯度硬质合金组织与性能的影响。结果如下：碳质量分 数为 6.07%、6.12%、6.17% 和 6.22% 的 WC-7%Co 硬质合金均没有出现脱碳相和渗碳 相；随着粉末原料碳含量的升高，合金梯度层厚度从47.2 µm增加至63.4 µm，WC平均 晶粒尺寸略微增大，同时晶界边缘趋于平直化，晶界变得更加清晰，钴磁逐步增加，矫 顽磁力逐渐降低，合金抗弯强度先降低后升高，维氏硬度逐渐降低，断裂韧性略微升 高；碳含量为6.12%的合金试样抗弯强度为2 940 MPa，硬度为18 670 MPa，断裂韧性为 10.44 MPa·m1/2 ，综合性能相较更优秀。

针对真空烧结制备细晶粒Ti(C,N)基金属陶瓷时烧结体易脱氮和氮的分解问 题，在Ti(C,N)基金属陶瓷液相加热、保温和冷却阶段采用氮分压烧结制备了金属陶瓷， 研究了充氮工艺对金属陶瓷显微组织和力学性能的影响。结果表明：在液相保温阶段 结合液相冷却阶段进行氮气氛烧结，烧结体基本致密，从表层到芯部存在明显梯度结 构，表层为灰色无芯环结构的富含W和Mo的(Ti,Me)(C,N)固溶体层。与真空烧结相比， 氮气氛烧结的金属陶瓷抗弯强度和断裂韧性变化不大，但硬度增加了约10%。硬度的 提高主要来源于氮分压烧结抑制了烧结体氮的分解及逸出，使烧结体的氮含量增加。 另外，氮气氛烧结促进芯部晶粒细化，由于细晶强化机制，烧结体的硬度也增大。

通过有限元仿真与试验验证相结合，探究了大长径比微钻的刃型结构对其 弯曲断裂失效的影响。首先基于横向断裂强度理论，确立了硬质合金材料的强度参 数。随后采用有限元仿真技术，对比分析了两种常规参数下，具有相同容屑空间的刃 型结构（双刃单槽与单刃单槽）的大长径比微钻弯曲断裂特性，并进一步设计了相关试 验验证，从弯曲折断力、断裂模式和钻削断刀等方面分析了刃型结构对大长径比微钻 弯曲断裂的影响。通过仿真和抗弯折断试验共同验证了双刃单槽比单刃单槽整体展 现出更高的抗弯折断力，且槽末端向下时抗弯性能最优。两种刃型结构的大长径比微 钻在弯曲断裂过程中均呈现多段碎裂的现象，其断裂失效主要与内部微裂纹应力扩展 相关。此外，在钻削试验中，双刃单槽微钻在钻削3 000 孔后未发生断裂，相反，单刃单 槽微钻均出现了断刀，这一结果进一步证明了双刃单槽设计在减少断刀、提升寿命方 面存在优势。

超细晶硬质合金是制造印制电路板（PCB）用微型钻头的主要材料，硬质合金 成分中的钴含量是影响其力学性能的重要变量。制备 3种不同钴含量、WC平均晶粒 度均为 0.3 µm 的超细晶硬质合金微型钻头，钻头结构相同，直径 0.3 mm，排屑槽长度 5.0 mm。设计6组钻孔参数，从钻头磨损、孔位置精度及孔壁质量方面评估3种钻头钻 削某高T（g 玻璃态转换温度）板材的钻孔性能。结果表明，钴含量越低，钻头磨损越小， 孔位置精度越高；钴含量对孔壁质量影响并不显著；适当提高进给速度，有利于减小钻 头磨损，钻孔品质提升；过大的进给速度将导致钻头崩口，孔壁质量严重变差。综合来 看，钴质量分数 6%、WC平均晶粒度 0.3 µm 的硬质合金制作的直径 0.30 mm 钻头具有 最佳钻孔性能。

研究了 3组不同固含量料浆制备的 WC-8%Co-0.4%VC超细硬质合金混合料 的粉末性能、压制特性和烧结后合金的微观组织及性能。结果表明，随着料浆固含量 降低，混合料中细粉含量增加，粒子破碎程度增加，混合料的松装密度从3.4 g/cm³ 逐渐 下降至2.5 g/cm³ ，流动性从32 s逐渐变差至39 s，混合料PS21条压制压力从2 250 N增 加至 4 050 N，压坯强度从 5.52 MPa 降低至 2.88 MPa。料浆固含量降低导致混合料中 的含钒粒子平均尺寸和最大尺寸均逐渐减少，平均尺寸从1.085 µm减至0.523 µm，最 大尺寸从1.627 µm减至0.876 µm。料浆固含量降低使合金的钴相均匀性下降，料浆固 含量低至57%时，合金中会出现1 µm以上的钴池，降低合金的抗弯强度。当料浆固含 量为 64% 时，合金同时具备均匀的 WC 晶粒和钴相分布，抗弯强度最高，达到 2 780 MPa。因此，合理调控混合料料浆固含量能有效控制合金的综合力学性能。 关键词 混合料；超细硬质合金；松装密度；钴相均匀性；抗弯强度。

采用传统粉末冶金工艺通过真空高温烧结和真空预烧+热等静压处理工艺 制备了纳米晶无黏结相硬质合金，利用维氏硬度计、扫描电镜和湿砂轮式磨损试验 机研究了烧结温度和烧结压力对合金微观组织和力学性能的影响。结果表明：提高 烧结温度导致合金中出现了晶粒异常长大现象，而提高烧结压力获得了高致密均匀 的组织结构。采用真空预烧+热等静压处理工艺制备的纳米晶无黏结相硬质合金具 有优异的力学性能，硬度为 29.01 GPa，断裂韧性为 8.2 MPa ·m1/2 ，磨粒磨损值为 0.06 cm3 /(105 ·r)。

硬质合金刀片成型过程中，模具型腔内粉体填充质量将直接影响成型零件 品质。实现模具型腔内粉末的密实填充，是提高粉末冶金产品质量的关键。采用离散 元法（DEM）研究了硬质合金刀片制备过程中模具型腔的填充过程，以RTP料（待压料） 为研究对象，建立了 RTP 颗粒及布粉过程的 DEM 模型。将布粉过程分为落料与颗粒 填充两个阶段，以堆积密实度及颗粒偏析作为模具型腔内布粉质量的评价指标，分析 了粉体物性、型腔几何结构、布粉工艺对布粉效果的影响。结果表明，颗粒分布系数、 料管插入比例及料靴平移速度是影响模具型腔内粉末堆积密实度的关键因素。当颗 粒分布系数 n=0.5，料管插入比例为 50%，料靴平移速度为 100 mm/s时，可获得较佳的 颗粒堆积密实度。通过仿真结果获得的关键参数提升了布粉效果，对实际生产提供了 指导方向。

研究了刀具涂层的种类对6063铝合金以及铝基板等典型的铝基材料的加工 性能的影响。利用摩擦磨损试验机研究了不同涂层对铝合金的摩擦系数，分析了对磨 副表面磨痕形貌和成分。针对6063铝合金板和5052铝基板钻铣加工，分别设计了不同 种类涂层的钻头和铣刀，通过钻铣性能测试、加工品质的评价，分析了铝合金钻铣削加 工难点、刀具失效机理，获得了消费电子和电子电路用典型铝基材料加工高品质、长寿 命的解决方案。研究结果显示，无氢类金刚石涂层摩擦系数最小约为0.06，碳基复合涂 层摩擦系数约为0.15，硬质合金、TiSi基涂层、TiAl基涂层摩擦系数均大于0.6。无氢类 金刚石涂层可有效抑制铝屑在钻头和铣刀表面附着，提升刀具的排屑能力，从而保持机 械加工过程中切削刃的锋利度。在钻孔过程中，可有效改善微钻断刀、孔表面毛刺严 重、刀具寿命短的现象。相比于未涂层硬质合金微钻，钻孔寿命提升3倍。在铣削过程 中，可解决铣削槽表面毛刺严重、尺寸稳定性差的问题。加工铝基板10 m后，仍可保证 优异的尺寸精度。

化学气相沉积（CVD）Al2O3涂层具备高硬度，良好韧性，优异的耐磨、耐热、抗 氧化、化学稳定等性能，是一种综合性能优良的切削刀具涂层材料。本文采用CVD制 备了具有(104)、(0012)及(012)织构取向α-Al2O3的MT-TiCN/Al2O3/TiN涂层。采用XRD、 SEM等研究了涂层显微组织结构、织构取向及涂层性能。实验结果表明，高(0012)织构 取向α-Al2O3涂层柱状晶晶粒更完整；α-Al2O3涂层织构取向会影响表层TiN形貌及织构 取向，高(0012)织构取向 α-Al2O3表层 TiN 为高(111)织构取向，(104)织构取向 α-Al2O3表 层TiN为弱(111)+(331)混合织构取向，(012)织构取向α-Al2O3表层TiN为弱(220)+(420)混 合织构取向。车削 42CrMo 实验结果表明，高(0012)织构取向 α-Al2O3涂层耐磨性能优 于(104)和(012)织构取向，主要表现在高(0012)织构取向α-Al2O3涂层前刀面和后刀面抗 磨损能力均更优。

采用亚微米级 Ti(C,N)和不同种类的超细碳化物，超细 Co 粉和 Ni粉为原料， 在 Ar+N2气氛下进行高温低压烧结制备 Ti(C,N)基金属陶瓷。采用 XRD、SEM 研究 Ti(C,N)基金属陶瓷的物相组成及微观形貌，利用维氏硬度仪测试、计算合金的维氏硬 度及断裂韧性。结果表明：由于碳化物组元种类的增多，烧结温度和传统相比稍高；当 烧结温度为 1 470 ℃时，金属陶瓷的微观组织分布均匀，并没有出现明显的晶粒长大， 并且物相只有(Ti,M)(C,N（) M=W、Mo、Nb、Ta）固溶相和 Co+Ni黏结相，此时材料的硬度 和断裂韧性达到最佳匹配（1 730HV10和 8.02 MPa∙m1/2 ），通过烧结工艺的优化达到了 组织和性能协同调控的目的。

选区激光熔化（SLM）技术是目前WC-Co硬质合金增材制造的主要工艺之一， 但由于金属相和陶瓷相在物理性质上存在显著差异，如何基于SLM工艺打印得到无裂 纹和孔洞、且具有高性能的硬质合金零件仍然面临重要挑战。本文首先基于熔点差异 相对较小的WC-Ti粉，研究了激光功率、扫描速率、扫描间距对成形试样孔隙率的影响 规律，由此建立了激光工艺参数与打印件致密性的函数关系，发现扫描速率对成形试样 致密性的影响最为显著。在此基础上，通过进一步协同优化激光光斑尺寸和粉末粒径， SLM打印WC-Co硬质合金的孔隙率降低至1.5%，完全消除了裂纹，并结合分子动力学 模拟揭示了激光光斑尺寸和粉末粒径的优化匹配对抑制打印硬质合金中形成裂纹、孔 洞等缺陷的作用机理。基于优化的WC-Co复合粉末、SLM成形和后续热处理条件，打 印获得了具有双晶组织特征、近全致密的硬质合金切削刀片，维氏硬度为（1 300±20） HV30，抗弯强度为（1 020±130）MPa，压缩强度达到（3 520±240）MPa，综合力学性能与 同成分、类似晶粒尺寸的烧结硬质合金相当，显示出良好的应用前景。

GH4169D 广泛用于航空发动机叶片的制造，铣削表面完整性显著影响叶片 的工作性能。本文开展 GH4169D 高温合金铣削加工实验，研究不同工艺参数对加工 表面完整性的影响。结果表明：GH4169D 高温合金铣削加工切宽方向的表面粗糙度 随着铣削速度的增大，呈现先增大后减小的变化趋势。随着切削宽度的增大，切宽方 向粗糙度增大。铣削速度和切削深度对显微硬度影响较大，铣削速度越大，硬化现象 越不明显；切削深度越大，硬化现象越明显。GH4169D铣削加工后表面残余应力为拉 应力，切削速度越大，残余拉应力越大，每齿进给量与残余拉应力的关系与之相同；铣 削速度变大时，表层残余应力深度逐渐变深，残余压应力峰值变小；随着铣削宽度的变 大，最大残余压应力深度变化不显著，但是峰值变化明显。切削深度 ap在 0.16~0.24 mm时，表层残余应力变化明显，最大残余压应力的深度增加，峰值减小。塑性变形层 随着铣削速度的增大而变薄，随着切削深度的增加而变厚。

硬质合金因具备多种优越性能而在现代工业中不可或缺，但其硬度与韧性 的矛盾制约了其性能进一步提升。多尺度材料计算方法融合多尺度理论模型与关键 实验，能高效研发新材料，为硬质合金强韧化提供科学支撑。本文介绍了第一性原理 计算、热力学和动力学计算、相场模拟及有限元模拟等理论手段，展示了黏结相强韧化 （纳米相析出）、硬质相强韧化（调幅分解）以及组织结构优化（表面梯度结构和晶须增 韧）等硬质合金强度和韧性协同提升的有效措施，并探讨了通过理论设计和关键实验 验证相结合的方法来高效提升硬质合金性能。多尺度材料计算方法可为设计和制备 出高强高韧硬质合金材料提供理论依据和实践指导，未来需在此基础上深入研究材料 微结构演变的内在机制及其与性能的构效关系，推动硬质合金材料研发的创新和 进步。

深海海底蕴藏丰富的关键金属矿产资源，有效开发深海矿产资源，对于缓解 陆地资源枯竭、保障国家矿产资源安全、推进深海关键技术发展具有重要意义。本文 在阐述国际海底矿产资源概况及深海采矿技术发展现状的基础上，调研分析了硬质合 金材料在深海采矿装备中的应用需求，以多金属硫化物采矿车切割截齿为例，探讨了 深海采矿对硬质合金材料性能的具体要求，提出了在深海金属矿产开发领域切割破碎 所用硬质合金材料的关键技术，为硬质合金材料在深海采矿领域的应用与发展提供 参考。

多主元合金，包括高熵合金，由多个主要元素构成，改变了传统合金的设计 理念，具有优异的强度-塑性综合调控性能、耐腐蚀、耐高温等特性，为材料性能优化提 供了灵活高效的研究思路。在高性能硬质合金材料中，高熵化的概念同时在黏结相和 硬质相方面得到了应用。本文针对多主元黏结相和多主元硬质相，重点分析了高熵化 对硬质合金材料微观组织、强韧性调控和服役性能的影响机制，并介绍了作者团队的 最新研究进展，最后展望了高熵化硬质合金材料的发展前景。