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WC-Co硬质合金因其具有高硬度、耐磨性和较好的断裂韧性,被广泛应用在工业领域中。然而,随着现代加工制造技术的快速发展,传统WC-Co硬质合金固有的硬度与强度、韧性之间的矛盾,使之难以满足现代工业的要求。因此,发展同时兼具高硬度,高韧性,高强度的WC-Co硬质合金势在必行。本文以此为目标,运用等离子球磨技术以及碳化烧结同步法制备了WC-8Co硬质合金,通过对硬质合金中的WC形态和尺度进行调控,提高了合金的力学性能,并揭示了其力学性能与组织结构之间的关系。以W、C、Co粉为原料,通过控制等离子球磨工艺,分别制备了近圆粒状和片状形貌的W-C-8Co纳米复合粉体。在烧结工艺的探索中发现,随着烧结温度的升高,烧结合金块体的致密度逐渐升高,合金的硬度及横向断裂强度TRS随烧结温度的升高均呈现先增加后降低的趋势,合金在1390℃时具有最佳的力学性能。此外,采用低压烧结工艺更有利于获得力学性能更高的硬质合金。在烧结过程中,近圆粒状的W团聚体趋向于生成棱柱状WC,片状W团聚体主要生成板状WC。在合金力学性能研究中发现,棱柱状WC硬质合金中,WC随机排列,力学性能具有均一性;而板状WC的力学性能与择优取向程度密切相关,板状WC混乱排列的硬质合金具有力学均一性,当板状WC处于高度定向排列时,合金的力学性能出现了各向异性。相比之下,板状WC硬质合金比棱柱状WC具有更好的综合力学性能。为克服因板状WC高度定向排列带来的力学性能各向异性和进一步提高合金的综合力学性能,我们制备了双形态WC硬质合金。将近圆粒状和片状形貌的W-C-Co复合粉末以不同比例进行混合,可烧结得到棱柱状WC与板状WC比例、WC取向程度可控的双形态WC晶粒硬质合金。双形态WC的组合,不仅减小了因板状WC高度定向排列所引起的力学各向异性的程度,而且提高了合金的TRS及断裂韧性。此外,较粗大的棱柱状WC更有利于降低力学的各向异性和提高合金的TRS和断裂韧性。当用原始粒度为12μm的W粉制备得到的近圆粒状和片状形貌的两种W-C-Co复合粉末后,以质量比例1:1进行混合,所制得的双形态WC硬质合金的具有优异的综合力学性能。其V面和P面的硬度分别是1733 kgf/mm2和1721 kgf/mm2,TRS分别达到3795MPa和3724MPa,断裂韧性分别为21.56 MPa·m1/2和21.13 MPa·m1/2。为进一步提升合金力学性能,本文进行了双尺度板状WC的硬质合金的制备。通过对不同尺度大小的片状W团聚体的W-C-Co复合粉末进行混粉、实现了烧结合金中细小板状WC与粗大板状WC的组合。通过调节两种片状W-C-Co粉末比例,可对双尺度板状WC的比例以及择优取向程度进行调控。形态效应及双尺度结构效应的协同作用显著提升了合金的TRS和断裂韧性,明显优于单纯的双尺度或者板状WC形态的效应。中等晶粒大小的板状WC与粗晶板状WC组合时,合金TRS和断裂韧性有着先升高后降低的趋势。性能最佳时,合金V面上的硬度、TRS和断裂韧性分别为1768 kgf/mm2,4084MPa、23.11 MPa·m1/2,P面上的硬度、TRS和断裂韧性分别为1733kgf/mm2,3924MPa,21.56 MPa·m1/2。通过观察裂纹扩展及断口形貌,揭示了板状WC及双尺度结构WC硬质合金的增韧机制。当WC为棱柱状时,WC晶粒越大,裂纹的偏转程度越大,合金的韧性越高。板状WC的形态增韧效果在于其引发了大量的裂纹偏转和大幅度的增加了WC（0001）基面的穿晶断裂的比例;双形态WC的增韧则体现在较大粒度的棱状WC发挥尺寸效应的同时,板状WC亦可发挥其形态效应;双尺度板状WC结构硬质合金的增韧机制主要体现在双尺度结构中,细晶板状WC起到区域强化,引导裂纹向粗大板状WC偏转,大幅度增加了裂纹的偏转程度,同时减小了WC/WC的界面断裂比例;此外,板状WC亦可发挥其形态增韧效果,增加从WC（0001）基面进行穿晶断裂的比例和裂纹偏转。最后,对Lee-Gurland硬度模型进行了修正,使其均适用于棱柱状WC和板状WC硬质合金。此外,在对Ravichandran断裂韧性模型中的修正中,主要分析了板状WC引起的裂纹偏转的增韧性效果,从而修正得到了适合板状WC混乱排列的硬质合金断裂韧性模型。