1.組織性能。納米晶硬質合金的顯微組織非常細小，決定了其優良的力學性能。但由於納米粉末的製備方法、燒結工藝不同。其顯微組織也各不相同。Jia等在1350℃燒結用噴霧轉化法製備的納米WC-Co粉末，得到納米硬質合金WC晶粒尺寸約為70 nm，其晶粒的邊界與普通的硬質合金相同，同樣是平直的邊界。但其位元錯密度反而明顯少於普通的硬質合金。用不同的製備方法來製備的納米硬質合金粉末，其粉末的顯微結構有很大的不同，如採用化學法合成與機械球磨方法合成的WC/Co粉末，尤其是機械球磨使晶粒發生較大的變形，而且堆積大量的位錯。儘管燒結時位錯大部分消除，但仍然有很高的位能。

2.力學性能。隨著粘結相自由程的減小，硬質合金的維氏硬度顯著提高:當鈷粘結相平均自由程為30 mn時，其維氏硬度高達2300kg/mm²以上。而且裂紋擴展阻力也隨著提高，相應提高合金的韌性。

3.刀具切削性能。納米晶硬質合金製作的刀具產品具有非常優異的使用性能。


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(1)納米晶硬質合金的研製打破了常規硬質合金生產中的一些定律，即硬度提高必然伴隨韌性下降的結論。

(2)研究和開發還處在初級階段、工藝與技術有待完善和創新，批量生產還有待突破。

(3)根據WC-Co的納米尺度來推斷產品的晶粒度和性能的理論已起步。

(4)納米WC-Co硬質合金材料燒結過程中晶粒長大迅速，材料中很易出現緻密度不高、晶粒粗大。有關添加晶粒生長抑制劑防止燒結過程中晶粒瘋長的報導文獻較多，但有關低溫燒結納米硬質合金的報導不多。

(5)對於納米材料晶界的研究多為表像研究，尚未形成明確、深刻、系統的理論，而且對於納米WC-Co硬質合金材料晶界作用機理的研究報導很少。

(6)納米WC-Co硬質合金的燒結工藝的改進和創新，以及對其燒結特性、燒結機理的研究是今後研究的重點。


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60年代初，中國首先研製了W-20Cu材料替代純銅和銅合金觸頭用做10kV以上的高壓電器開關觸頭，提高了使用性能和延長了使用壽命。60年代末，為配合航空航太工程發展的需要，中國自主研製開發了W-7Cu合金用做火箭彈的噴管喉襯材料，當時中國鎢銅產量僅有40t。隨後在70年代相繼開發了W-13.2Cu、W-7.6Cu、W-5.9Cu三種牌號的高溫用W-Cu材料，用做製備飛行器的噴管、喉襯、燃氣舵、空氣舵等高溫部件，此時中國鎢銅產量已達到80t。80年代初，為了適應高中壓電器設備的需要，中國先後開發了W10CuV、WCu15V、W20CuV、W33CuV、W35CuV、W35CuSbV等多個牌號的真空電觸頭，其工作電壓在200kV以上。

與此同時，相繼開發了CuW55%（RWMA Class10），鎢銅CuW75%（RWMA Class11），鎢銅CuW80%（RWMA Class12），F6002E等牌號的鎢銅合金製備電火花加工電極其抗電弧燒蝕性能較傳統銅合金大為提高，推動了中國電火花工業的發展。

上世紀90年代以來，中國陸續開發了90W-10Cu、85W-15Cu、80W-20Cu等體系鎢銅合金，用做電子封裝材料。隨著資訊化時代的來臨，其成為鎢銅發展最為迅速的方向。經過50多年的發展，該合金的研究與開發應用得到了長足的進步，形成了多種合金成分體系與合金牌號，開發了真空電觸頭、電火花加工電極、電子封裝材料、高溫結構材料等多種系列產品，廣泛應用在軍工、航空航太、電子資訊、
電氣工業、機械加工等領域。


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W-Ni-Fe合金具有高的強度和塑性，其應用更加廣泛。20世紀70年代初，首先開發了95W-Ni-Fe和WNF-185合金用做遮罩材料，應用於Co60治療機和BJ-10電子直線加速治療機，結束了長期依賴進口的局面，隨後該合金又被應用到探測煤層厚度的“小口徑放射性測井儀”和“低能γ源螢光分析儀”該合金產量不足50t。

70年代末，隨著坦克防禦技術的不斷發展，曾在第二次世界大戰中大量使用的WC-Co硬質合金彈頭已不能滿足破甲要求，為了滿足中國反坦克兵器發展的需要，北京有色金屬研究院研製了GW-1型鎢合金（其成分為95.5W-2Ni-2.2Fe-0.3Co）用做第一代鎢合金穿甲彈彈芯材料，其強度達到904MPa，延伸率達到15%，填補了國內空白。為了適應高初速、高膛壓穿甲彈，中國相繼開發了GW-2S和GW-3S牌號的鎢合金用做穿甲彈彈芯材料，抗拉強度達1274MPa，穿破甲性能進一步提高，穿甲厚度達到178mm。


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(3)木材加工。早在50年代，硬質合金鑲尖工具就被用於木材加工行業。而今，各種材質的板材的出現，對加工精度和外觀的要求大大提高，高速切割時的離心力、切削力使普通硬質合金難以滿足加工要求，於是納米晶粒WC硬質合金有了用武之地。

(4)醫學應用。醫用牙鑽是精細儀器，其切口必須鋒利，而且要求具有很好的耐磨性和韌性，超細晶粒WC硬質合金以其高強度、高韌性和耐磨性在這一領域得到廣泛的應用。

(5)其他應用。納米晶粒WC硬質合金由於其晶粒細小，作刀具可以磨出精度極高、鋒利的切削刃和刀尖圓弧半徑;因其高強度就可用於製作大前角、小進給量和小吃刀量的精細刀具，如小直徑立銑刀、小鉸刀等；因其高彈性模量、抗磨擦磨損性能，可用于製作高精度模具、沖頭等；另外還可用于製作高耐磨、耐沖蝕工具，如高壓噴嘴、閥門、高壓槍、玻璃刀、紡織品切刀以及磁帶、錄相帶切刀等等。另外科學家們還正在研製圓形刀具、鑿岩刀具以及納米WC-Co基增強複合材料等。

因此開發納米WC硬質合金和尋求更為廣闊的應用領域成為發展的熱點，而製備的關鍵技術在於納米原料粉末的製備及隨後的燒結過程。減小粒徑是提高WC-Co硬質合金性能(強度、硬度和抗磨性鈞的有效途徑，因此研製納米晶硬質合金是下階段研究者的開發重點，它將大大拓寬WC-Co硬質合金的應用領域，並因此帶動各種精密儀器、模具、刀具及電子通信技術的飛速發展。


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納米WC-Co硬質合金，因其特殊的耐磨蝕、高硬度，以及優異的斷裂韌性和抗壓強度被廣泛應用于現代科技各個領域，己被製成加工積體電路板的微型鑽頭、點陣印表機列印針頭、整體孔加工刀具、木工工具、精密模具、牙鑽、難加工材料刀具等。其主要應用概括為以下幾個方面：

(1)金屬加工。當初，亞微細WC硬質合金的開發是為了解決高溫合金等難加工材料的切削加工的需要，現代納米WC硬質合金在強度和韌性方面優於亞微細合金，因而更適用於高溫合金、鈦合金、不銹鋼、各種噴塗(焊)材料、淬火鋼、冷硬鑄鐵等的加工。納米WC硬質合金突破了普通硬質合金的抗彎強度遠比高速鋼低這個局限，其應用已延伸到高速鋼占統治地位的領域。

(2)電子工業。電子工業產品的發展趨勢是小型化、集成化、精密化。積體電路板材質是環氧樹脂粘結玻璃纖維或玻璃纖維增強的塑膠。這就要求微型鑽頭有很高的硬度和耐磨性;而鑽頭直徑很小(一般0.2～0.3mm，甚至0.05mm)、易折斷，還要求鑽頭有高的強度和韌性：並且鑽孔需要正確的孔位元精度，又要求鑽頭有高的剛度(彈性模量)，這些要求相互矛盾。致使普通硬質合金以及亞微細晶粒硬質合金鑽頭都難以滿足這些要求，只有用晶粒度小於0.5µm的納米晶粒硬質合金才行。又如點陣列印針，其直徑僅有0.2-0.35mm；加工積體電路引線的框架用的多工位跳步模，沖頭厚度≤0.2mm,誤差僅為0.002mm；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WC硬質合金來製作以實現其功能。


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WC晶粒小於1&micro，而在0.5&micro左右的合金稱為納米晶硬質合金。Co含量在10%以下的納米合金的耐磨性是普通合金的3～10倍，10%～20%Co的高鈷合金，用於電子工業積體電路板的微型鑽，其壽命超過高速鋼的50倍。

隨著世界進入電子時代以及各種難加工材料的問世，納米硬質合金的需求量愈來愈大，迄今為止世界上已有90多個納米硬質合金牌號。


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不鏟磨硬質合金銑刀的刀片是通過鍵、壓環及壓緊螺釘定位和固定在刀體上的。刀體材料採用 40Cr調質處理，壓環採用45鋼製成，硬質合金刀片的類別按工件的材料而選定。

這種刀具用於銑削鑄鐵類圓柱齒輪，與普通高速鋼銅盤形齒相比，除了由一次銑削工件一齒改由一次同時銑削工件二齒，而且硬質合金刀具的切削速度可提高1倍以上，刀具耐用度可提高5倍以上。


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W-Ni-Cu合金是中國最早開發的一種高密度鎢合金，20世紀60年代初首先研製和開發了陀螺儀轉子和平衡配重用W142合金，其成分為(92.5~93.5)W-(4.2~4.9)Ni-(2.1~2.55)Cu，該合金的抗拉強度高、彈性模量大且無磁性，滿足了國產飛機的陀螺導航和第一顆人造衛星上的需要，但當時應用很有限，產量不到10t。70年代中期，為了滿足某些工程的需要，相繼研製開發了90W-7Ni-3Cu和FGR-W-Cu-Ni兩種牌號的鎢合金用於平衡配重材料應用在導彈和核潛艇中，其單件重量達50kg。此後，70年代末80年代初，又相繼研究開發出W131（（95.5~96.5）W-（2.5~3）Ni-（1~1.5）Cu）、 W152（（92~94）W-（4.5~6）Ni-（1.5~2）Cu）、W173（（90~91）W-（5.5~6）Ni-（3.5-4）Cu）三種牌 號的高密度合金用做平衡錘以及在高速旋轉下控制分油門調節油量的品質塊，並應用“斯貝”航空發動機中。

與此同時，所開發的WA162鎢合金砧塊與普通Cu-W80砧塊相比，其使用性能提高3~4倍，到80年代末該合金產量達到了數十噸。90年代研製了高均勻度大膨脹係數鎢合金，研究發展了多種成分體系和牌號的W-Ni-Cu系合金，主要包括：W163（（91~92.5）W-（4.5~6）Ni-（1~3）Cu）、W-Ni-Cu-Mn、W-Ni-Cu-Ag、W-Ni-Cu-Sn。所研製開發的W-Ni-Cu-Mn（Ag，Sn）大膨脹鎢合金的線膨脹係數達到8.0×10-6/℃以上，比W163合金提高30%以上。解決了W-Ni-Cu合金與陀螺儀中的鈹部件匹配性，提高了陀螺儀的性能和精度，從而推動了W-Ni-Cu系合金在航空、航太及航海等領域上獲得更為廣泛的應用。

經過近50年的發展，該合金的研究發展與推廣應用取得了很大的進步，形成了多種合金成分體系與10餘個合金牌號，研究開發了平衡配重材料、陀螺儀轉子材料、電熱鐓粗砧塊材料、遮罩材料、電極材料等多種產品，形成了多個系列，年產量達400~500t，廣泛應用於軍工、航太、機械加工、儀器儀錶、石油開採、醫療衛生等領域。


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新刀具開發的方向應是更耐熱，導熱更好，更耐磨，韌性也更高。新型硬質合金RT9005和RT9010，因為斷續切削需更高的韌性，就直接使用了超細微粒硬質合金TF15（晶粒在1μm以下具細小組織，其強度、硬度和韌性綜合性能均高）。

對於鈦合金，RT9005較硬、耐熱、耐磨且耐塑性變形，但韌性稍差，故用於對其高速連續加工；RT9010耐磨性韌性較平衡，一般為車削時的首選；TF15則用於斷續表面不穩定加工時。

在這三種刀片上用MIRACLE先進物理塗層技術塗以AlTiN時，其硬度和氧化起始溫度提高，與基體結合力也好，而摩擦係數降低，適用於超耐熱合金的相應加工。這類刀片材料除了用於車削外，也可用作銑刀的可轉位刀片材料。


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