传统的硬质合金主要是以钴为粘结剂的钨钴类复合材料,因Co具有良好的润湿性和粘结性来改善复合材料的综合力学性能。但是,Co作为一种稀缺且昂贵的战略金属,全球储量有限,另外Co在高温下容易氧化。因此有必要寻找新型原料,用成本低廉、制造工艺简便且具有高硬度和高断裂韧性的复合材料代替传统的WC-Co类硬质合金。早在上世纪六七十年代,有些学者就提出用Fe、Ni等金属代替Co的硬质合金研究,研究结果表明其腐蚀性有所提高,但是由于Fe、Ni本身的一些因素限制使其力学性能比WC-Co合金要逊色。近些年来,有学者提出用TiC、ZrO2、 MgO等陶瓷材料作为增强剂进行研究,取得一些研究成果。Al2O3是一种耐高温陶瓷材料,其中无定形态Al2O3在烧结过程中产生相变,并且相变过程是不可逆的。而χ-Al2O3、κ-Al2O3、γ-Al2O3、δ-Al2O3和θ-Al2O3都属于过渡型Al2O3,他们之间的转变仅仅是原子之间的位置变化,不破坏化学键,但是从γ-Al2O3到α-Al2O3的相变是一个形核与长大的过程,伴有化学键的重新组合,属于重建式相变。由于WC与Al2O3间不存在化学反应,且从热力学角度讲Al2O3的熔点相对较低,但两相的热膨胀系数相近(WC为3.84×10-6/K、Al2O3为8.8×10"6/K)。尽管对WC-Al2O3复合材料的研究很多,但是对于WC与无定形Al2O3复合粉末的制备和烧结研究,目前还未见报道。热压烧结是粉末冶金中的一种常用的烧结方法,设备操作方便而且工艺成熟；热压烧结过程中,因加热与对粉体施压同时进行,烧结装置十分简单,可以获得致密度较高且性能优良的材料。另外,热压烧结粉体不用添加成型剂,因此可以减少杂质的引入。本课题的研究工作主要分以下几个部分：1.确定无定形Al2O3在烧结过程中的相变过程。采用高能球磨法制备WC-Al2O3复合粉末,通过XRD和SEM对粉末进行表征,并用Netzsch409P型同步热分析仪对复合粉末进行热分析(DSC-TG)确定复合粉末中无定形Al2O3在烧结过程中的热变化点,然后选取此热变化点为烧结温度点对复合粉末进行热压烧结。对烧结后的试样进行XRD分析,以确定烧结试样中的物相,从而确定复合粉末中无定形Al2O3的相变过程,其相变过程为无定形Al2O3→γ-Al2O3→α-Al2O3,并且在1100℃完成相变转化为α-Al2O3。2.采用同样的方法高能球磨制备WC-Al2O3复合粉末,然后对复合粉末进行定参数的循环热压烧结,并通过XRD和SEM烧结后的试样进行显微结构的表征；用Archimedes方法测算块体试样的致密度；对试样进行维氏硬度测量,取10次测量值的平均值作为试样的硬度；利用维氏硬度的显微压痕估算断裂韧性,分析烧结温度和保压时间对材料的致密度、维氏硬度和断裂韧性的影响。结果表明：WC-Al2O3复合材料在烧结温度为1540℃、保温时间90min、压力39.6MPa的条件下获得致密且性能优良的试样,致密度达到97.98%、维氏硬度和断裂韧性分别为18.65GPa与10.43MPa-m1/2。WC-Al2O3复合材料具有高硬度与高韧性相结合的性能是由于两相均匀分布,致密度高,裂纹出现偏转和搭桥。3.在WC-Al2O3复合粉末中添加一定量的稀土氧化物Y2O3,高能球磨后将粉末进行热压烧结。用XRD和SEM对粉末和烧结成型后试样的显微结构进行表征,测算密度,测量维氏硬度并估算试样的断裂韧性,分析Y2O3添加量的变化对试样致密度、维氏硬度、断裂韧性的影响。结果表明：WC-Al2O3复合粉末中添加0.25%含量Y203后,致密度达到98.95%,维氏硬度为19.24GPa,断裂韧性可达10.85MPa·m1/2;稀土Y2O3有助于WC-Al2O3复合材料的热压烧结,使其致密化,具有钉扎相界和晶界、抑制颗粒粗化和改善结合面形貌的作用。