纳米硬质合金工业化应用尚需时日

相比于普通晶粒的硬质合金材料来说，纳米晶硬质合金在致密度、硬度、断裂韧性以及耐磨性等方面都有着较大的提升。这是由于当材料的晶粒尺寸达到纳米级时，晶粒的体积减小，比表面积变大，界面上的原子排列相对混乱，在外力变形干扰下极易发生迁移，因而使材料表现出良好的韧性和延展性。尤其在纳米硬质合金刀具材料上表现更为明显，纳米级的显微结构物相由于尺寸效应的作用，晶界面积增大，抗裂纹扩张阻力提高，有利于获得优异的力学性能以及切削性能。

但是由于生产工艺尚不成熟、成本相对较高以及在烧结过程中纳米晶粒容易发生长大等原因，100nm以下的硬质合金材料尚未能达到工业生产的要求。但是研究人员发现在细晶粒的硬质合金基体中加入纳米颗粒，也能对基体材料的硬度、韧性等综合性能上有起一定的改善作用。因此，现如今的企业采用的是纳米复合强化法来改善细晶粒硬质合金材料性能。纳米硬质合金复合强化机理主要是因为弥散在硬质合金基体材料中的纳米颗粒具有弥散增韧作用。当在基质材料中加入高弹性模量的第二相粒子（纳米颗粒）后，这些粒子在基质材料受到拉伸作用时将阻止横向截面收缩，而要达到与基体相同的横向收缩，就则增大纵向拉应力，这样就可使材料消耗更多能量，起到增韧效果。同时，高弹性模量颗粒对裂纹可起到“钉扎”作用，使裂纹发生偏转、绕道，从而耗散裂纹前进的动力，起到增韧作用。此外，弥散在硬质合金基体材料中的纳米颗粒可抑制硬质合金晶粒在烧结过程中的长大，综合提高硬质合金材料的机械性能。

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