因其具有较高的硬度、强度以及优良的耐磨耐蚀性，硬质合金球齿在目前凿岩、油田采掘以及隧道掘进中有着广泛的运用。而随着目前工况的日益复杂，硬质合金球齿自身的性能已经逐渐无法满足现有的性能要求，因而相关研究人员进行了深入的研究，其中主要包括梯度结构、非均匀结构以及添加微量元素。

1.梯度结构：梯度结构合金又被称作多相或多结构合金，它所具有的特点就是极高的韧性和高耐磨性。其原理是采用低碳合金，通过真空烧结获得含η相合金，在渗碳气氛中进行处理从而改变粘结相分布，使合金不同部位分布不同的粘结相含量提升。有实验表明，具有梯度结构的硬质合金球齿钻头的使用寿命相比于普通结构的硬质合金钻头长40%-60%，耐磨性也提高了40%-90%。
2.非均匀结构：非均匀结构合金主要可分为两种，一种是WC颗粒粗细搭配，另一种则是高钴和低钴两种合金进行分别制粒，再相互混合得到的非均匀结构合金。这种非均匀结构的硬质合金球齿具有极高的韧性和耐磨性，但是现在仍处于研发和推广阶段，尚未投入到实际生产中。
3.添加微量元素：根据不同的工况需要，如对硬度、耐磨耐蚀性等性能有特殊要求的，可采用添加相应的微量元素。添加的方式也有两种方式：其一是直接以固体的形式加入，以TaC和TiC为例，将Ta、Ti、W、C直接加入；而另一种则是以TaC或TiC的单质形式加入。添加微量的TiC和TaC有利于改善粘结相成分以及晶界微观结构，从而有效提高合金的耐磨性、抗冲击韧性以及抗热塑变能力。两种添加方式所达到的效果也基本等同。

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硬质合金粉末特殊制备技术包括超细及纳米WC粉、Co粉、WC-Co复合粉以及添加剂粉等等。超细及纳米WC粉制备技术还可细分为WO3直接碳化法、快速碳热还原法、紫钨前驱体制备法、等离子体化学合成法等。WO3直接碳化法制备超细WC粉的基本工艺是：将WO3粉与炭黑均匀混合，制成球粒后在两台回转炉中连续进行还原-碳化，从而得到超细晶粒WC粉；快速碳热还原法所具备的优势是快速加热、快速冷却、可规模化、高效率、低成本；紫钨前驱体制备法以WO2.72为主要成分的钨氧化物具有细针状结构，氢还原速度加快有利于制取均匀颗粒的超细钨粉和碳化钨粉；等离子体化学合成法则采用高温等离子体进行粉末制备，所制取的WC粉末粒度在10-50nm之间，游离碳含量可控制在0.1%范围内，氧含量可控制在0.3%-0.5%之间。

新结构及超细Co粉是针对Co这种良好的粘结相金属进行的改进。Co是一种同素异构体，低温下呈六方结构，脆性较大，球磨过程中容易破碎，高温下则呈面心立方结构，具有较好的韧性。将六方结构经破碎过筛得到新结构的Co粉。为了防止Co粉出炉后的氧化，可采用石蜡蒸汽在Co粉颗粒表面包覆有机薄膜。另外，为了强化粘结相，以防止不均匀溶解析出使WC晶粒异常长大，改善硬质合金性能，人们研究了具有不同成分和结构的新粘结相，如共晶钴合金、超合金粘结相粉末制备。这两种合金的优点在于可使WC晶粒保持最初状态直至烧结完成，还可通过调整粘结相的组分来改善硬质合金的红硬性以及抗蠕变能力。这样所制得的粘结相强化硬质合金刀具具有更高的切削寿命。

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