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目前,切削钛合金所用的刀具材料普遍是WC-Co硬质合金。但Co粘结剂属于战略物质,价格昂贵,而且Co粘结剂会导致WC-Co类硬质合金高温硬度不足,强度以及耐腐蚀性也会大幅度降低,从而使刀具快速失效,使用寿命降低。因此,以金属Co作为粘结剂的WC-Co类硬质合金在高温环境和钛合金加工领域的应用越来越受到限制。为此,研究具有高耐热性、高耐磨损、高强韧性和热化学稳定性的新型粘结剂取代金属Co粘结剂的WC基硬质合金材料对钛合金高速切削加工和高温环境领域的应用来说具有非常重要的意义。金属间化合物Ni3Al室温下不仅具有较高的硬度,而且具有高强度、高弹性模量以及优异的耐腐蚀性能等优点,同时具有优异的高温强度和高温蠕变抗力。因此,采用金属间化合物Ni3Al替代金属Co作粘结剂使得WC-Ni3Al硬质合金刀具在切削钛合金这种典型的难加工材料方面和高温环境领域极具潜力。本文主要研究了WC-10Ni3Al硬质合金原位合成及改性。先使用湿磨法球磨制备细化的WC粉体,再采用原位合成微波烧结法,探索不同烧结温度制备单一相Al2O3掺杂WC-10Ni3Al对WC-10Ni3Al硬质合金复合材料的影响,在此基础上,研究掺入Al2O3与原位形成不同含量的VC作为WC晶粒生长抑制剂,来改善WC-Ni3Al硬质合金综合力学性能,探究了制备优异性能的WC-10Ni3Al硬质合金工艺。同时,研究了WC-10Ni3Al复合材料的强韧化机理。得到的主要研究结论如下:1、以湿磨的方法机械球磨WC粉体,经过球磨24h后,WC颗粒细化,仅有少量团聚现象,可以使中等颗粒（1.92μm）的WC粉体球磨成纳米级的WC（0.17μm）粉体,球磨粉体颗粒细化效果非常明显。2、通过微波烧结能够原位制备出Al2O3掺杂WC-10Ni3Al硬质合金复合材料,当烧结温度为1550℃,保温时间为15min时,原位形成的Ni3Al粘结剂分散均匀,所制备的复合材料具有较好的力学性能,其致密度、硬度、抗弯强度、断裂韧性分别为95.4%、1524HV10、1810MPa、16.7MPa·m1/2。3、原位形成的VC起到了明显的抑制WC晶粒长大的效果,其中原位反应VC含量为0.75wt.%时,对硬质合金复合材料的WC晶粒抑制效果最好,WC-10Ni3Al-1Al2O3-0.75VC复合材料比没有添加抑制剂的WC-10Ni3Al-1Al2O3复合材料的WC晶粒缩小55.6%。4、微波烧结原位反应制备的VC改善了WC-10Ni3Al-1Al2O3硬质合金复合材料的力学性能。当原位反应生成的VC含量为0.75wt.%时,WC-10Ni3Al-1Al2O3-0.75硬质合金复合材料有优良的综合性能,其相对密度为99.2%、维氏硬度为1956HV10和弯曲强度为2234.9MPa,摩擦系数约为0.4。但其断裂韧性为22.6MPa·m1/2,略低于WC-10Ni3Al-1Al2O3-1.0VC的24.9MPa·m1/2的断裂韧性。此外,WC-10Ni3Al-1Al2O3-1.0VC复合材料的电化学腐蚀性能相对较好。5、VC掺杂WC-10Ni3Al-1Al2O3硬质合金复合材料孔的形成受多种因素的影响,但主要因素是Kirkendall效应。6、VC掺杂WC-10Ni3Al-1Al2O3硬质合金复合材料性能主要与晶粒大小、孔隙的大小及数量及其断裂方式有关。细小且均匀分布的晶粒可以极大地改善该材料的强度和韧性;该材料的断裂方式为沿晶断裂和穿晶断裂,增韧机理是裂纹偏转与裂纹桥接。