WCoB基金属陶瓷具有很高的硬度、耐磨性和抗高温氧化性能,与铜、锌等有色金属的反应速率低,特别适用于有色金属加工工具。当前,以WC-Co-TiB₂初始粉末体系制备的WCoB-TiC基金属陶瓷材料,不但原料成本低、节约战略钨资源,而且原位生成的TiC陶瓷相能一定程度改善材料的强韧性,成为制备高性能WCoB基金属陶瓷的常用原料。然而,该粉末体系制备的WCoB-TiC基金属陶瓷的脆性大,强度和韧性仍然不足。如何有效提高WCoB-TiC基金属陶瓷材料的强韧性成为当前研究WCoB-TiC基金属陶瓷材料亟待解决的关键问题。从三元硼化物基金属陶的研究发展进程可知,主要组元（包括粘接相含量和Mo/B原子比）、合金元素以及金属碳化物等对Mo₂FeB₂和Mo₂NiB₂基金属陶瓷的组织和性能影响较大。而对于WCoB基金属陶瓷在这些方面的研究还鲜有报道,所以有必要系统研究主要组元含量、合金元素和金属碳化物等对WCoB基金属陶瓷组织和性能影响。鉴于此,本论文重点研究组成成分对WCoB-TiC基金属陶瓷组织和性能的影响规律。在具体实验之前,我们采用基于密度泛函理论的第一性原理做了部分理论计算,以此指导实验操作。第一性原理计算表明,WCoB和W₂CoB₂两种体系均为脆性材料,其中W₂CoB₂具有较好的热力学稳定性和综合力学性能。合金元素Ni和Cr将优先掺杂在W₂CoB₂的Co原子位置,且合金元素Ni和Cr微量掺杂时,均能提高材料的体弹模量,之后随着合金元素含量的增加,材料的体弹模量均减小。微量Ni掺杂能提高材料的硬度,而Cr能有效提高材料的韧性。主要组元（初始Co含量和W/B原子比）对WCoB-TiC基金属陶瓷组织和力学性能有较大影响。当改变初始Co含量提高硬质相中W₂CoB₂含量时,材料硬度随之增加。随初始Co含量的增加,WCoB-TiC基金属陶瓷的硬度和抗弯强度先增加后减小,其在初始Co含量为18.2 wt.%时有最高硬度91.6HRA,在初始Co含量为19.6 wt.%时有最高抗弯强度853.6MPa。此外,WCoB-TiC基金属陶瓷高温氧化时的质量增长符合抛物线氧化动力学模型。WCoB-TiC基金属陶瓷的硬度和抗弯强度随W/B原子比的增加先升高后下降,当W/B原子比为0.6时有最高硬度92.3HRA,此时硬质相W₂CoB₂的含量也达最大值。而当W/B原子比为0.5时,WCoB-TiC基金属陶瓷有最大抗弯强度和最大断裂韧性,分别为853.6MPa和11.48MPa·m^1/2。合金元素Ni和Cr对WCoB-TiC基金属陶瓷组织和力学性能有较大影响。随着Ni含量的增加,反应硼化烧结时液态粘接相对硬质相的润湿性得到改善,并且白色硬质相颗粒细化,有利于抗弯强度和断裂韧性的提高。虽然Cr掺杂降低了WCoB-TiC基金属陶瓷的致密度,但少量Cr能细化硬质相晶粒,从而提高WCoB-TiC基金属陶瓷的综合力学性能。适量Ni-Cr共掺杂是提高WCoB-TiC基金属陶瓷力学性能的有效方法。当Ni和Cr含量分别为2.3 wt.%和2.0 wt.%时,WCoB-TiC基金属陶瓷的硬度、抗弯强度和断裂韧性均达最大值,分别为92.5HRA和912.3MPa和12.56MPa·m^1/2。晶粒长大抑制剂VC和Cr₃C₂对WCoB-TiC基金属陶瓷组织和力学性能有较大影响。VC主要与W₂CoB₂和TiC反应生成M₃B₂和（Ti,W,V）C固溶体,并聚集在W₂CoB₂/Co和TiC/Co界面上,降低了其界面能,导致W₂CoB₂在粘接相中的溶解度降低,使得W₂CoB₂颗粒长大驱动力减小,从而细化晶粒。而Cr₃C₂主要固溶在粘接相中,导致W₂CoB₂在粘接相中溶解度降低,使得W₂CoB₂颗粒长大驱动力减小,从而细化晶粒。适量的VC/Cr₃C₂复合添加能进一步抑制WCoB-TiC基金属陶瓷中硬质相晶粒长大,从而提高材料力学性能。当VC和Cr₃C₂含量分别为0.4 wt.%和0.5 wt.%时,试样有最高硬度为93.8HRA,而当VC和Cr₃C₂含量分别为0.4 wt.%和0.3 wt.%时,试样的抗弯强度和断裂韧性达最大值,分别为1108.3MPa和14.96MPa·m^1/2。