纳米超细结构硬质合金将成为未来技术发展的新方向。普通结构硬质合金的耐磨性和韧性是相互排斥的,协调这一矛盾一直是硬质合金研究的重点。研究发现,当硬质合金具有一定的粘结相含量时,当碳化钨(WC)的晶粒尺寸减小到小于0.8μm时,不仅合金的硬度增加,而且强度也增加。如果进一步减少,增加会更加明显。
这种高硬度、高强度的硬质合金刀具在加工硬脆材料(如冷铸铁等)时表现出优异的性能。 WC-10Co超细硬质合金的硬度(HRA)可达93,横向断裂强度大于5000MPa。纳米和超细晶粒硬质合金具有普通硬质合金无法比拟的优越性能,满足现代加工工业和新材料特殊应用的加工要求的能力大大提高。纳米和超细结构硬质合金的“双高”(高耐磨、高韧性)性能特别适用于制造适应高负荷、高应力磨损、锋利和刚性的工具和模具,如印刷电路板 (PCB) 微型钻头、V-CUT 刀具、铣刀等。
关于纳米和超细结构硬质合金的晶粒尺寸,目前还没有统一的标准。一般认为,粒径小于0.5μm的硬质合金是超细硬质合金,粒径小于0.2μm的硬质合金是纳米硬质合金。在这方面,瑞典山特维克和德国粉末冶金协会的分类标准比较权威。
20世纪90年代以来,超细甚至纳米级硬质合金生产的研发,围绕晶粒细化成为硬质合金技术领域的热点。 1989年,美国罗格斯大学率先研制成功纳米结构硬质合金并获得专利。纳米结构硬质合金的问世,是硬质合金领域具有划时代意义的重大突破,开辟了解决硬质合金强度与硬度矛盾的新途径。