现如今，国内外的一些厂家在硬质合金球齿的制作过程中添加了微量的TaC，其作用是改善合金粘结相成分及晶界微观结构，以在一定程度上提高硬质合金的耐磨性、抗热冲击性和抗热塑变性。但是加入TaC会在一定程度上增加制造的成本费用，并且如果加入量过大会使得硬质合金球齿的强度降低。而有实验表明，将Ta和Mo作为添加剂适量地加入到WC-Co硬质合金中，能得到断裂韧性极高且硬度未降低的硬质合金。这是由于Ta和Mo分布于WC颗粒之间形成了一层复杂的碳化物，且部分Mo进入Co粘结相，从而在磨损时起到了晶界强化的作用，断裂韧性也随之提高，在高硬度钻岩掘进的过程中表现出良好的冲击韧性和高耐磨性。

此外，在WC-Co硬质合金中加入Ni、P元素之后，可形成Ni-Co-P合金、Ni-P合金以及Co-P合金。其中Co-P合金的共晶温度为1020摄氏度，Ni-P合金的共晶温度为880摄氏度，分别比Co的熔点的1495摄氏度和WC-Co的1340摄氏度低。其主要原因P原子吸附和偏析于Ni、Co颗粒的表面，从而降低的Ni、Co颗粒的表面能。因此，该类合金在相对较低的温度下呈液相，液相的提前出现使得固相颗粒的溶解与析出以及骨架的形成也提前发生，使烧结过程更为充分，从而有效提高了硬质合金球齿的致密化速度和使用性能。

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梯度结构硬质合金的制备原理是采用含碳量较低的硬质合金，通过真空烧结获得η相硬质合金，并在渗碳气氛中处理以改变Co粘结相的分布情况，使硬质合金球齿不同部位分布不同含量的Co。这就是所谓的梯度分布，硬质合金球齿最外层Co含量较低的贫Co层，中间层为Co含量较高的富Co层，而最内层为WC、Co、η三相显微组织。

梯度结构硬质合金最外层WC含量较高，具有较高的耐磨性，而中间层Co含量较高，具有较高的韧性，所以在凿岩或是挖掘钻孔使用时该类的硬质合金球齿所对应的破坏载荷更高，使用寿命更长。例如，在石灰石隧道钻孔中所采用的带DP55圆锥形球齿的φ45mm冲击钻头，在钻进速度1.96m/min下所有的平均使用寿命为3121m，而常规的硬质合金球齿钻头在1.48m/min下使用寿命只能达到1000m。

国内外许多相关的研究人员做了一些关于梯度结构硬质合金球齿方面的研究，主要针对的是烧结体的尺寸、烧结体的碳含量、渗碳气氛、渗碳温度、渗碳时间等因素对硬质合金梯度的影响。实践研究表明，要形成梯度结构硬质合金，烧结体所含的碳量需比理论值低0.1%-0.4%，适当提高渗碳温度有利于液相Co向烧结体内部迁移。此外，对于不同粒度的烧结体，应相应选择不同的渗碳时间。

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低压热等静压技术，是在克服传统真空烧结时会留下一定数量的孔隙和内部缺陷，降低硬质合金球齿性能的缺点，并将生产设备昂贵且产率低热等静压技术加以改进所形成的新型烧结技术。它能最大限度地消除硬质合金内部的残余孔隙，并细化晶粒，消除其工艺造成的粗晶、钴池及表面成分改变等缺陷，从而提高硬质合金球齿的整体致密度，改善其各项性能，现如今已有不少厂商开始采用这项烧结技术，为市场提供了大量优质的硬质合金球齿。

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硬质合金球齿在凿岩使用的钻具方面的要求越来越高，既要求其有较好的韧性以防止脆性的断裂，且需要其具有极高的硬度和高耐磨性，而利用超细晶结构可 显著提高硬质合金球齿的使用性能。有研究数据表明，在硬质合金粘结相含量不变的情况下，当WC晶粒度小于1μm时，合金的硬度和强度都会得到显著地提升， 与此同时，随着WC晶粒度的进一步减小，硬质合金球齿的性能提高的幅度将更加显著。

由于纳米晶粒本身颗粒度较小，表面积较大，表面 所具有的反应活性较强，这也使得它的某些特异的性能将能同时提高硬质合金球齿的强度和硬度。所以，许多的有关学者或研究者将研究目标和方向放在了细化硬质 合金晶粒至纳米级,使其达到硬度和强度双双增强的效果。经过多组相关实验表明将纳米材料应用到硬质合金球齿的烧结配方上，其所需烧结温度有了明显的降低， 而相应的强度、硬度以及单齿耐磨性和冲击韧性有着不同程度的提高，从而使得相应的使用寿命延长，生产成本降低。

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