硬質(zhì)合金是一種重要的刀具材料和模具材料，對(duì)工業(yè)的發(fā)展和社會(huì)的進(jìn)步有著舉足輕重的作用。我國是硬質(zhì)合金生產(chǎn)大國，但其產(chǎn)品平均售價(jià)僅是國外發(fā)達(dá)國家的1/4～1/2，大部分產(chǎn)品仍屬于低技術(shù)含量和低附加值的初級(jí)產(chǎn)品。納米技術(shù)的出現(xiàn)，提升了我國硬質(zhì)合金的技術(shù)含量，使改變落后的產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)成為可能。

      由于普通的硬質(zhì)合金是脆性材料，在通常情況下，當(dāng)普通的硬質(zhì)合金硬度高時(shí)，其強(qiáng)度就會(huì)偏低，而當(dāng)普通的硬質(zhì)合金強(qiáng)度高時(shí)，則硬度就會(huì)偏低，即在硬度和強(qiáng)度之間存在材質(zhì)本身的性質(zhì)矛盾。最佳的方案只能是平衡這兩個(gè)性質(zhì)，取一個(gè)相對(duì)最優(yōu)值，因此，使這兩種性質(zhì)有效結(jié)合起來一直是人們努力的方向。納米技術(shù)的發(fā)展，使二者的統(tǒng)一成為可能。研究表明，保持硬質(zhì)合金中鈷含量不變的情況下，使用1μm以下碳化鎢晶粒進(jìn)行燒結(jié)，硬質(zhì)合金的硬度和強(qiáng)度就可以同時(shí)提高，而且提高的幅度會(huì)隨著碳化鎢晶粒度進(jìn)一步減小而變大。當(dāng)顯微結(jié)構(gòu)的尺寸減小到5nm時(shí)，合金的性能會(huì)發(fā)生突變，成為具有高硬度、高耐磨性和高韌性的硬質(zhì)合金材料，這為解決硬質(zhì)合金硬度和強(qiáng)度之間的矛盾提供了一種有效途徑。

      習(xí)慣上人們把碳化鎢晶粒在1μm左右的合金稱為細(xì)晶粒硬質(zhì)合金，把小于1μm而在0.5μm左右的合金稱為納米晶硬質(zhì)合金，當(dāng)其晶粒進(jìn)一步縮小到100μm以下時(shí)，其燒結(jié)溫度也會(huì)大為降低。納米碳化鎢一鈷硬質(zhì)合金，因其特殊的耐磨蝕、高硬度，以及優(yōu)異的斷裂韌性和抗壓強(qiáng)度而被廣泛應(yīng)用于現(xiàn)代科技的各個(gè)領(lǐng)域，并已被制成加工集成電路板的微型鉆頭、點(diǎn)陣打印機(jī)打印針頭、整體孔加工刀具、木工工具、精密模具、牙鉆、難加工材料刀具等。例如，鈷含量在10％以下的納米合金的耐磨性是普通合金的3～10倍，鈷含量在10％～20％的高鈷合金，可用于制造電子工業(yè)集成電路板的微型鉆，其壽命超過高速鋼的50倍。隨著世界進(jìn)入電子時(shí)代以及各種難加工材料的問世，納米硬質(zhì)合金的需求量愈來愈大，迄今為止世界上已有90多種納米硬質(zhì)合金。

     其主要應(yīng)用概括為以下幾個(gè)方面：

     (1)金屬加工用刀具
     納米碳化鎢硬質(zhì)合金突破了普通硬質(zhì)合金的抗彎強(qiáng)度遠(yuǎn)比高速鋼低這個(gè)局限，其應(yīng)用已延伸到高速鋼占統(tǒng)治地位的領(lǐng)域。納米碳化鎢硬質(zhì)合金在強(qiáng)度和韌性方面優(yōu)于亞微細(xì)合金，因而更適用于高溫合金、鈦合金、不銹鋼、各種噴涂(焊)材料、淬火鋼、冷硬鑄鐵等難加工材料的切削加工需要。

     在韌性較好的硬質(zhì)合金基體上，通過化學(xué)氣相沉積、物理氣相沉積、高速火焰噴涂等方法涂覆一層很薄的耐磨金屬化合物，可使基體的強(qiáng)韌性與涂層的耐磨性相結(jié)合，從而提高硬質(zhì)合金刀具的綜合性能。

      涂層硬質(zhì)合金刀具具有良好的耐磨性和耐熱性，特別適合高速切削；由于其耐用度高、通用性好，用于小批量、多品種的柔性自動(dòng)化加工時(shí)可有效減少換刀次數(shù)，提高加工效率；涂層硬質(zhì)合金刀具抗月牙洼磨損能力強(qiáng)，刀具刃形和槽形穩(wěn)定，斷屑效果及其他切削性能可靠，有利于加工過程的自動(dòng)控制；涂層硬質(zhì)合金刀具的基體經(jīng)過鈍化、精化處理后尺寸精度較高，可滿足自動(dòng)化加工對(duì)換刀定位精度的要求。

      (2)電子工業(yè)用精密機(jī)械部件
      隨著信息技術(shù)的發(fā)展，微小型化、高度集成化、高度精密化成為電子工業(yè)產(chǎn)品的發(fā)展趨勢。由于通常用環(huán)氧樹脂黏結(jié)玻璃纖維或玻璃纖維增強(qiáng)的塑料作為集成電路板材質(zhì)，微型鉆頭具有很高的硬度和耐磨性才能滿足加工要求；而直徑在50μm以下的鉆頭易折斷，所以要求鉆頭有高的強(qiáng)度和韌性，同時(shí)，由于鉆孔很小，只有很好的孔位精度才能滿足鉆孔的要求，這就對(duì)鉆頭提出很高的剛度要求。對(duì)于普通硬質(zhì)合金以及亞微細(xì)晶粒硬質(zhì)合金鉆頭來說，這些要求相互矛盾，難以同時(shí)滿足。但是用晶粒度小于0.5μm的納米晶粒硬質(zhì)合金可以同時(shí)實(shí)現(xiàn)這些要求。另外，還有印刷電路板引線切頭用的圓片切刀以及精密的小模具等，都要求使用納米晶粒碳化鎢硬質(zhì)合金來制作以實(shí)現(xiàn)其功能。

     (3)木材加工用工具
     由于硬質(zhì)合金的硬度高，在木材加工方面顛有優(yōu)勢，因此在20世紀(jì)中葉，硬質(zhì)合金工具就被用于木材加工行業(yè)。但是隨著技術(shù)進(jìn)步，出現(xiàn)人工合成板材以及一些特殊板材，對(duì)加工精度和外觀提出了更高的要求。然而普通硬質(zhì)合金難以滿足高速切割時(shí)的離心力、切削力等加工要求，于是納米晶碳化鎢硬質(zhì)合金就派上了用場。

     (4)醫(yī)學(xué)用精密機(jī)械部件
      納米晶碳化鎢硬質(zhì)合金具有高強(qiáng)度、高韌性和耐磨性的特點(diǎn)，使其特別適合用作醫(yī)用牙鉆等精細(xì)儀器。對(duì)于牙鉆來說，要求其切口必須鋒利，而且要同時(shí)具有很好的耐磨性和韌性，納米晶碳化鎢硬質(zhì)合金均能滿足這些要求，因此在這一領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用。

     (5)其他應(yīng)用
     納米晶粒碳化鎢硬質(zhì)合金由于其晶粒細(xì)小，作刀具可以磨出精度極高、鋒利的切削刃和刀尖圓弧半徑；因其高強(qiáng)度就可用于制作小直徑立銑刀、小鉸刀等大前角、小進(jìn)給量和小吃刀量的精細(xì)刀具；因其高彈性模量、抗摩擦磨損性能，可用于制作高精度模具、沖頭等；另外還可用于制作高壓噴嘴、閥門、高壓槍、玻璃刀、紡織品切刀等高耐磨、耐沖蝕工具。

     由于納米晶硬質(zhì)合金材料具有納米級(jí)的顯微結(jié)構(gòu)，因此具有極高的硬度和韌性，從而實(shí)現(xiàn)了過去難以達(dá)到的力學(xué)性能，為硬質(zhì)合金在切削刀具、印刷板電路鉆頭等方面的發(fā)展提供了嶄新的前景，成為國內(nèi)外材料研究和開發(fā)的熱點(diǎn)之一，也是硬質(zhì)合金工業(yè)發(fā)展的重要方向。因此，充分利用好我國的鎢礦資源，研究和開發(fā)納米硬質(zhì)合金材料，對(duì)提高我國硬質(zhì)合金工業(yè)生產(chǎn)技術(shù)水平，開發(fā)高質(zhì)量高附加值的深加工硬質(zhì)合金產(chǎn)品，具有十分重要的意義。