硬質(zhì)合金材料當前工業(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硬質(zhì)合金材料采用等離子球磨制備出納米晶復合粉末。然后將所制備的上述復合粉末采用冷壓成型制成生坯，最后在真空或低壓燒結爐中一步碳化燒結合成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晶合金材料。

硬質(zhì)合金材料生產(chǎn)經(jīng)過等離子球磨W-C混合粉末約在900℃便生成WC，新型等離子球磨機可以在800℃以下實現(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)常用球磨時間縮短了幾十到上百小時。這是因為該方法協(xié)同利用機械力活化效應和等離子體活化效應，對實現(xiàn)WC化合物的合成反應極為有利。更重要的是，將等離子球磨制備的高活性W-C-Co復合粉末壓制成型，可以直接燒結得到全致密的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粉末具有細小的層片狀結構，如圖4（a）所示；而且，這種片層結構對后續(xù)燒結生成的WC的形態(tài)具有誘導作用，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；當燒結溫度提高到1390℃以后，WC仍呈截角三角形狀和板狀，但明顯長大。

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)異的力學性能。在“碳化燒結一步法”的基礎上，通過調(diào)節(jié)等離子球磨時間，將不同球磨時間的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?shù)陌鍫詈屠庵鶢頦C的比例時，硬質(zhì)合金有更好的綜合性能。這是因為板狀WC具有較好的抗彎強度，而棱柱狀WC的存在又較好地避免了因板狀WC高度定向排列所導致的縱截面上TRS較低的問題。

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)合金力學性能的均勻性，而且有效的提高了綜合力學性能。例如：對于真空或低壓燒結制備的硬質(zhì)合金，板狀WC百分比約為35%時，其硬度為HRA92.1，橫向斷裂強度（TRS）約為3800MPa。因此，利用等離子球磨技術開發(fā)的“碳化燒結一步法”制備WC-Co硬質(zhì)合金，可以實現(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、高強度的硬質(zhì)合金。