相比于普通钢材料，硬质合金无论在硬度、耐腐蚀性、抗弯强度等方面都具有无法比拟的优势，因此被广泛应用于工业化生产的许多方面。但是由于硬质合金存在硬度和韧性无法同时兼顾的矛盾关系，传统的均匀结构硬质合金越来越无法满足日益精密化的工业化生产需求。双峰硬质合金作为一种典型的非均匀硬质合金，指的是合金中WC颗粒的粒度分布曲线具有粗细两个峰值，粗峰WC提供良好的塑性和韧性，细峰WC提供高耐磨性，使合金在保持良好韧性的基础之上提高耐磨性。相比于传统均匀结构硬质合金，双峰硬质合金可以同时兼顾高韧性和高耐磨性，相比纳米晶硬质合金，双峰硬质合金成本较低，且对烧结设备的要求相对较低，是当今硬质合金行业发展的一个新方向。其中原料的制备及配比选择是制备双峰硬质合金的关键点。　　为解决传统液相法制备钴粉存在粒度较粗、纯度较低、废液污染等问题，本文首先利用直流电弧等离子气相蒸发设备，在L16(43)正交优化设计的基础之上，系统研究了电流、PH2/PAr和充气压力等工艺参数对纳米钴粉平均粒径和产率的影响，制备了具有高纯度和光洁表面的球形纳米钴粉。通过极差分析，确定了影响纳米钴粉平均粒径和产率工艺参数的先后顺序。同时从蒸发和冷凝的角度，计算并推导出材料的蒸发类型为沸腾蒸发和分子蒸发并存。此外，通过对比实验，发现氢气氛可以通过扩大蒸发面积和形成氢气泡来增大粉体产率。此后，对纳米钴粉的一些物理性能包括松装密度和比饱和磁化强度与粉体粒径之间的关系进行了探讨。最后，对纳米钴粉在无水乙醇中的分散工艺进行了研究，为纳米钴粉下一步工业化应用打下了基础。　　此后，为进一步深入研究研究纳米钴粉的分散行为，本文从纳米钴粉对三种不同脂肪酸的饱和吸附、悬浮稳定性、表面电位以及流变性等角度确定了十二羟基硬脂酸(HSA)修饰的纳米钴粉在正辛烷溶液中具有最佳的分散效果，并且发现脂肪酸对纳米钴粉的修饰是通过在粉体表面形成饱和吸附层来实现的。通过红外测试发现HSA对纳米钴粉的修饰作用是一个物理化学过程，而硬脂酸(SA)和油酸(OA)仅仅是一个化学过程。最后通过对颗粒在正辛烷中范德华引力势能的计算，确定HSA修饰的纳米钴粉相比于其它两种脂肪酸可以最大幅度的降低范德华引力势能。　　紧接着，为解决传统纳米级WC制备成本较高的问题，本文利用普通行星式球磨机以及粒径不同的两套硬质合金研磨球，通过二次球磨的工艺，在尼龙球磨罐中制备了具有纳米尺度且粒径分布较窄的WC粉体。在确定WC于无水乙醇溶液中最佳分散工艺的基础上，对原料WC粉体进行二次球磨。研究了表面活性剂、稀土氧化物以及球磨时间对WC粉粒度以及粒度分布的影响。研究发现同时添加PEG和La2O3的d组试样在一次球磨88小时达到最低的169nm，紧接着，96小时的二次球磨进一步降低粒度到89nm，而且二次球磨还可缩小粒径分布范围。最后，对WC-8Co混合粉体的均匀性和团聚现象与混料时间之间的关系进行了探讨。　　为解决传统硬质合金无法同时兼顾高韧性、高硬度的矛盾，本文采用低压烧结设备制备了双峰WC-8Co硬质合金块体材料。系统研究了WC颗粒粗峰/细峰比对合金抗弯强度、硬度、矫顽磁力、钴磁以及密度的影响规律，结合合金断口形貌，并通过最紧密堆积模型对合金力学性能的变化规律进行了分析。实验发现，当800nm WC含量为40wt.％的时候，合金具有较为优异的综合力学性能，抗弯强度达到2540 MPa，硬度达到HRA91.4。随后，分别添加自制的纳米钴粉和纳米WC粉体，系统研究了纳米钴粉和纳米WC粉添加比例对合金力学、磁学、密度等性能的影响。研究发现，纳米钴粉的加入可以通过改善混合粉体流动性来提高组分的均匀性，还可以有效的消除贫钴区和富钴区，抗弯强度和硬度在纳米钴粉添加比例分别为50 wt.％和40 wt.％时达到最高的3079 MPa及HRA91.5，在50 wt.％的时候密度达到最高的14.78 g.cm-3。而纳米WC粉体的加入除了可以提高综合力学性能之外，理论上还可以降低合金致密化行为所需温度，抗弯强度和硬度分布在其添加比例分别为70 wt.％和100 wt.％时候达到最高的3387 MPa和HRA93.5，添加比例100wt.％时密度达到最高的14.8 g/cm3。　　最后，为了进一步提升双峰硬质合金性能，通过二次球磨工艺对两种原始微米级晶粒长大抑制剂VC和CrC3进行纳米化，并研究微米级、亚微米级、纳米级晶粒长大抑制剂对双峰合金力学性能、磁学性能、密度以及断裂行为的影响。发现纳米级的晶粒长大抑制剂可以通过提高Cr和V的均匀性以及增大在液相中溶解度来增强抑制效果。同时，通过深冷处理对双峰硬质合金进行处理，发现深冷处理促进了合金中α-Co相向ε-Co相的转变，从而进一步提高了其机械性能。