WC-Co硬质合金由于具有较高的硬度、断裂强度和耐磨性,广泛应用于高速切削和耐磨防护领域。然而,使用Co作为粘结相的WC硬质合金已逐渐暴露出许多局限性,比如高密度、易腐蚀和易氧化。此外,WC-Co硬质合金由于高温时存在粘结相迅速软化,使得其力学性能随温度的升高而急剧下降。因此,寻求其它替代Co的新型粘结剂具有重要的工业意义,成为相关领域的研究热点。目前,金属间化合物Ni₃Al被认为是最有前途的替代品之一。本文以经典Ni₃Al高温合金IC221为基础,设计制备了Ni₃Al粉末材料,研究了在使用不同球磨介质对WC-Ni₃Al复合材料微观组织和力学性能的影响,重点分析了WC-Ni₃Al硬质合金的变形机理以及腐蚀行为。本文首先以名义成分为Ni-8.25Al-7.85Cr-1.45Mo-0.01B的元素混合粉在干磨条件下通过机械合金化制备了Ni₃Al粉末。研究表明,合金化20 h后完全形成金属间化合物相Ni₃Al。增加合金化时间,Ni₃Al的晶体尺寸晶体尺寸逐渐减小,晶格应变略有上升,而晶格常数则维持稳定。合金化50 h后粉末颗粒尺寸得到细化,并具有较好的化学结构稳定性。随后通过低能球磨将制得的Ni₃Al粉末和WC粉末在湿磨条件下均匀分散混合,采用放电等离子烧结技术制备了WC-x wt.%Ni₃Al（x=2,6,10,15,20）硬质合金。研究发现,块体样品中的氧含量、相组成和力学性能与湿磨介质中是否含氧直接相关。对比研究了使用含氧有机溶剂乙醇（CH₃CH₂OH）和不含氧有机溶剂环己烷(C₆H₁₂)对硬质合金微观结构和力学性能的影响规律与作用机理。乙醇中的氧可以在球磨过程中进入到混合粉末中,粉末中氧含量较高将促使其在烧结过程中形成α-Al₂O₃和η-相（Ni₃W₃C）。分析表明,α-Al₂O₃可以使裂纹产生偏转和桥接,提高WC-Ni₃Al的断裂韧性;η-相可以抑制晶粒生长,从而提高硬度。相比乙醇,使用环己烷作为球磨介质在相同烧结工艺下制备的样品则显示无明显氧化物聚集,不过部分WC晶粒发生了异常长大,其硬度相对较低。在WC-Ni₃Al硬质合金性能研究及微观组织的基础上,采用原位压缩方法研究了WC-Ni₃Al硬质合金在室温条件下的变形行为及不同应变速率下的变形机制。当Ni₃Al含量在2²0 wt.%范围内时,硬质合金的微观压缩强度均大于6.5 GPa,这是由于Ni₃Al比Co更能维持发生在本构相内的变形协同作用。在WC-Ni₃Al硬质合金压缩应力-应变曲线中,下部应力带的应力爆发是由于Ni₃Al粘结剂中存在有塑性流动和变形,而上部应力带的应力爆发则是由于粘结剂协同效应下WC晶粒的变形。其变形机制可描述为位错增值和位错湮灭之间的竞争关系,在高应变速率(≥1×10^-2 s^-1)下,晶内位错密度迅速增加,位错来不及运动至界面处湮灭,导致晶界滑移和脆性断裂,应力-应变响应平稳;在低应变速率(≤5×10^-3 s^-1)下,位错湮灭机制占主导地位,导致应力-应变响应具有典型的塑性和应变爆发特征,晶界及微柱自由表面在热激活变形过程中起着关键作用。应变速率敏感性指数的突变验证了其变形机制的转变。为了进一步分析WC-Ni₃Al硬质合金的高温变形行为,研究了其在650⁹00℃温度范围内的高温力学性能及其高温增强机制。在各压缩温度下实验后,2%²0%Ni₃Al含量WC硬质合金中均发现大量位错。Ni₃Al相在高温变形后由于位错塞积形成反相畴界,以致硬质合金强度并没有因温度的升高而下降,其中WC-10%Ni₃Al试样在650⁹00℃高温下表现出1303¹648 MPa的高温压缩强度。随着压缩温度升高,WC-Ni₃Al硬质合金展现了从线性弹性行为到塑性屈服的转变。TEM分析表明,变形过程中塑性的来源主要是由于WC的变形引起的。利用Yield loci模型分析验证了高温下WC在{011?0}棱柱面上优先形成位错、堆垛层错甚至孪晶是其主要变形机理,同室温下位错增殖和湮灭的变形机理类似却不尽相同。这种WC基体和Ni₃Al粘结剂的复合强化可以有效改善WC硬质合金的高温力学性能。最后选取传统WC-8Co硬质合金的作为对比材料,研究了WC-10Ni₃Al硬质合金在不同腐蚀环境中的耐腐蚀性能。WC-10Ni₃Al硬质合金在酸性溶液（HCl、H₂SO₄）及碱性溶液（KOH）中的抗腐蚀性能都较好。一方面,WC-10Ni₃Al硬质合金中存在自生α-Al₂O₃,在一定程度上阻碍了硬质合金表面与腐蚀溶液液的接触。另一方面,在酸性腐蚀液中形成的NiO有效地抑制了Ni₃Al在酸溶液中的活性溶解;在碱性腐蚀液中Ni钝化产生Ni₂O₃和Ni（OH）₂,协同α-Al₂O₃抑制了硬质合金在碱溶液中的进一步腐蚀。在中性盐溶液（NaCl）中,WC-10Ni₃Al硬质合金和WC-8Co硬质合金都无明显腐蚀现象。