要獲得性能良好的塗層梯度硬質合金產品，塗層基體的製備是一個非常關鍵的問題。塗層必須與合適的基體結合才能達到預期的性能。具有梯度結構的表面富鈷合金基體則使塗層切削刃強度更高，提高了塗層抗裂紋擴展能力，提高了基體與塗層的結合強度以及刀具的抗彎強度。硬質合金刀片劃痕強度實驗表明：基體成分相同情況下，梯度結構塗層刀片的基體與塗層結合強度比無梯度結構塗層刀片的基體與塗層結合強度大。硬質合金刀片的切削實驗也表明：基體和塗層成分相同的情況下，有梯度結構塗層硬質合金刀片的切削性能比無梯度結構塗層硬質合金刀片的切削性能優良。

梯度硬質合金基體可通過分段燒結工藝製備。第一階段預燒結，將試樣在氮氣保護下升溫(升溫速度為5℃/ｍｉｎ)，升溫到400℃時保溫1ｈ脫蠟；溫度到1380℃時，保溫1ｈ使合金緻密化後，冷卻至室溫。第二階段梯度燒結，在真空狀態下，將預燒結後試樣由室溫升至燒結溫度並保溫2ｈ後隨爐冷卻至室溫。

含氮硬質合金梯度燒結是在真空氣氛中進行的，合金內部的氮活度大於表面氮活度，內部的氮原子向表面進行擴散。而Ｎ原子與Ｔｉ原子之間存在很強的熱力學耦合，所以，在液相燒結溫度下，合金內部氮原子通過液相粘結劑向表面擴散的同時，表面的Ｔｉ原子也通過液相粘結劑向內部擴散，擴散將會導致合金表面的ＴｉＣ、ＴｉＮ、(Ｔｉ，Ｗ)(Ｃ，Ｎ)等立方相碳化物、氮化物以及碳氮化物發生分解。向合金內部擴散的金屬原子與內部的碳，氮等原子發生反應生成一些硬質相碳化物、氮化物以及碳氮化物。由於金屬原子向合金內部擴散導致在合金的表層形成體積空位，從而，液相粘結劑流向合金的表層，在合金的表層形成具有梯度結構的表層韌性區域，這樣製備出梯度硬質合金基體。


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1.PCD刀具刃磨機床
該刃磨機床可利用陶瓷結合劑金剛石砂輪的鋒利性和一定的磨削壓力實現對PCD、PCBN及天然金剛石刀具的刃磨，其特點是機床剛性好，帶有投影測量裝置，是目前國外應用最廣泛的超硬刀具專用刃磨設備。目前，PCD刀具刃磨技術不斷改進，如將以彈簧產生的恒壓力改為氣動壓力，並可在0～300N範圍內調整，以適應不同的磨削物件。為便於控制磨削尺寸，刃磨機上的刻度均帶有數顯裝置。

2.數控電火花PCB刀具成形機床
該機床採用電火花線切割加工PCD、PCBN刀具，由於採用了先進的數控系統，加工出的多刃刀具的跳動可控制在 0.001mm，刀具表面粗糙度可達Ra0.4µm。該機床有六個數控軸、兩個手動軸，特別適合帶柄階梯鑽、銑刀、鋸片等多刃刀具的加工，一次輸入程式即可切割出階梯刀具、曲線刀具的刃、背、內折線等幾何形狀，自動化程度及加工精度均很高。不足之處是切割表面粗糙度稍遜於磨削表面，此外機床價格較為昂貴。

3.超精金剛石刀具研磨機
該設備可對航空航太、軍工等行業用的超精加工直線刃金剛石刀具進行研磨，刀具表面粗糙度Ra≤0.01µm, 刀具刃口半徑r≤0.1µm。該設備採用空氣靜壓主軸，精度0.1～0.2µm，研磨盤端面跳動0.1～0.2µm/ø300mm。


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近年來，隨著功能梯度材料概念的提出，功能梯度硬質合金正在發展成為當前硬質合金領域的重要研究內容之一。為了提高硬質合金切削工具的切削性能和使用壽命，可在合金的表面塗上薄層高硬度耐磨材料。由於不同材料的熱膨脹係數不同，塗層材料在冷卻過程中可能因熱應力而產生裂紋。由於塗層材料的脆性通常裂紋更容易在塗層表面產生並向基體中擴展。為了盡可能防止由於裂紋擴展而導致的材料失效，並有利於獲得高性能的硬質合金切削工具材料，可對基體進行梯度處理，使在基體表面區域形成缺立方相碳化物和碳氮化物的韌性區域，此區域的粘結劑含量高於基體的名義粘結劑含量。當塗層中形成的裂紋擴展到該區域時，由於其良好的韌性，可以吸收裂紋擴展的能量，因而能有效地阻止裂紋向合金內部擴展，提高硬質合金切削工具的使用性能。

塗層梯度硬質合金刀具具有優異的使用性能，應用領域大，前景十分廣闊。要獲得性能良好的塗層梯度硬質合金產品，除選好塗層材料和控制好塗層工藝外，梯度合金基體的製備是一個非常關鍵的問題。目前國內外研究者對梯度硬質合金塗層基體製備過程的熱力學和梯度形成機理進行了一些有益的研究和探索，但這些研究還只是初步的，尚存在一定的局限性，有待進一步深入研究。


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以電弧作為熱源﹑利用氣體保護熔池的焊接方法。氣體的作用主要是保護熔化金屬不受空氣中氧﹑氮﹑氫等有害元素和水分的影響﹐但它同時對電弧的穩定性﹑熔滴過渡形式和熔池的活動性有一定影響。因此﹐採用不同的氣體會產生不同的冶金反應和工藝效果。氣體保護電弧焊的主要特點是電弧可見﹐熔池較小﹐易於實現機械化和自動化﹐生產率高。20世紀70年代迅速發展的焊接機器人主要就是用於電阻點焊和氣體保護電弧焊。氣體保護電弧焊適用於鋼鐵﹑鋁和鈦等金屬的焊接﹐廣泛應用於汽車﹑船舶﹑鍋爐﹑管道和壓力容器等產品的製造﹐特別是其中要求品質較高或全位置焊接的場合。氣體保護電弧焊按電極類型可分為鎢極惰性氣體保護焊和熔化極氣體保護焊。 

鎢極惰性氣體保護焊 簡稱 TIG焊。用鎢棒作為電極﹐用氬或氦作為保護氣體。電弧熔化母材形成接頭﹐必要時還可加入填充焊絲鎢極惰性氣體保護焊的特點是電弧穩定﹐輸入能量易於控制。因此多用於焊接尺寸精度要求較高﹑材料易於過熱脆化和在空氣中易於氧化的工件。

熔化極氣體保護焊用連續送進的焊絲作為電極﹐用氬﹑二氧化碳或混合氣體作為保護氣體。與鎢極惰性氣體保護焊相比﹐這種保護焊生產率較高﹐應用較廣﹐僅次於手工電弧焊和埋弧焊﹐有進一步發展的趨勢。焊絲可用實心焊絲﹐也可用藥芯焊絲。熔化極氣體保護焊按保護氣體種類不同又可分為惰性氣體保護焊﹑二氧化碳氣體保護焊和混合氣體保護焊。 

①熔化極惰性氣體保護焊﹕用氬或氦作為保護氣體。惰性保護氣體不參與熔池的冶金反應﹐適用於各種品質要求較高或易氧化的金屬材料﹐如不銹鋼﹑鋁﹑鈦﹑鋯等的焊接﹐但成本較高。
②二氧化碳氣體保護焊﹕以二氧化碳作為保護氣體。二氧化碳在高溫下會分解出氧而進入熔池﹐因此必須在焊絲中加入適量的錳﹑矽等去氧劑。這種保護焊的主要優點是成本較低﹐但只能用於碳鋼和低合金鋼焊接。 

③混合氣體保護焊﹕保護氣體以氬為主﹐加入適量的二氧化碳(15～30％)或氧(0.5～5％)。與二氧化碳氣體保護焊相比﹐這種保護焊焊接規範較寬﹐成形較好﹐品質較佳﹔與熔化極惰性氣體保護焊相比﹐熔池較活潑﹐冶金反應較佳。

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