传统YG系列硬质合金的硬度和强度存在固有矛盾,即硬度高则强度低,强度高则硬度低。有研究表明,硬质合金力学性能随WC晶粒尺寸减小而增加,当晶粒尺寸达到超细/纳米尺度时能同时提高合金的硬度和强度。因此,将合金中WC晶粒超细化,纳米化能有效解决这一矛盾,获得高硬度高强度的双高硬质合金。目前,超细/纳米晶硬质合金成为国际上硬质合金的发展方向。合成高质量的WC-Co复合粉体是制备超细/纳米晶WC-Co硬质合金的前提。本课题针对氧化钨直接还原碳化制备碳化钨效率低、粉体粒度不均、团聚现象严重等问题,采用分阶段还原碳化的工艺路线,先将偏钨酸铵(AMT)分解得到的W03轻度还原成WO2.72后再进一步还原碳化来制备WC。通过钴的添加诱导合成高长径比的紫钨,进而可控制备WC-Co复合粉,并研究了粉体制备过程钴的影响机理。具体内容如下:对氧化钨氢还原过程进行了热力学计算,确定了生成紫钨及其相稳定的热力学条件。以此基础开展实验,研究了在轻度还原制备紫钨的过程中,还原时间、还原温度及钴含量对粉体形貌和物相的影响。结果表明,喷雾干燥制备的AMT-Co(CH3COO)2前体粉在600℃煅烧1小时后全部转化为WO3-CoWO4;固定氢气流量,轻度还原温度和时间影响紫钨的棒径、棒长及纯度,获得紫钨粉体的最佳工艺为800℃,轻度还原25 min。不同原料对制备的紫钨形貌有很大的影响,AMT原料制备的紫钨颗粒粗短,平均棒径约340 nm;钴含量都为8wt.%的ATM-Co(CH3COO)2和硬质合金回收粉两种原料制备的紫钨棒径差别不明显,平均棒径分别250和230 nm,但后者经过高能球磨后,粉末颗粒处于较高能量的不稳定状态,反应活性增大促进紫钨沿(010)晶面方向择优生,使得颗粒长度远大于前者。系统研究了钴的添加量对紫钨生长的影响,结果表明:随着钴含量的增加,紫钨的棒径呈先减后增趋势,当钴含量为6wt.%时,获得的紫钨棒径细小,约100 nm,长径比达到22。对紫钨还原碳化进行热力学计算,预测其还原碳化路径及反应的热力学起始条件。研究不同钴含量、还原碳化温度和时间对粉体物相、粒度和形貌的影响,获得制备超细碳化钨粉的优化工艺。实验结果表明,钴的添加降低紫钨还原碳化的温度(约50℃),促进反应发生。纯紫钨试样在碳化温度达到800℃才开始形成W2C、WC,而WO2.72-CoWO4试样在750℃就发生反应生成WC。含8wt.%钴试样在800℃下保温2.5 h后完全转化,获得物相纯净、分散性好、粒径分布窄、平均尺寸约为110 nm的WC-Co复合粉。XRD分析表明紫钨还原碳化路径为WO2.72→WO2→W2C→WC,反应不生成W,与热力学分析结果相同。此外,随着钴含量的增加,紫钨还原碳化速度加快,添加2wt.%钴试样在800℃保温5 h后仍有缺碳相存在,4wt.%、6wt.%、wt.8%钴含量试样分别在4h、3h和2.5 h后反应完全。从动力学角度分析了钴对紫钨还原碳化的加速作用,随着钴含量的增加,反应速率常数k增大,反应活化能E减小。