硬质合金是在机械加工、冶金、航天航空、电子通讯等多个领域被广泛应用的一种通过粉末冶金工艺制成的高性能材料。通常是由两种或多种难熔金属的硬质化合物及粘结金属组成,以钴（Co）作为粘结相的钨钴类硬质合金是最为典型的一类硬质合金材料,拥有高硬度、高耐磨性、强耐腐蚀性等一系列优异性能,自能够批量制备以来一直被广泛应用。然而,钴属于不可再生的稀缺资源,2019年我国的钴产量仅占全球的1%,优质的钴资源在我国多以进口为主,价格昂贵。因此,如果能探索出一种代钴材料,制成综合性能与钨钴类硬质合金相近的复合材料,作为此类合金的补充材料,对我国硬质合金发展领域具有现实的应用价值。近些年,WC与无机氧化物Al2O3的复合材料正在逐步受到重视和关注,有望成为代Co类硬质合金的发展方向之一。处在研究初期阶段的新型WC-Al2O3复合材料的力学性能相比于传统的硬质合金仍存在较大差距,综合性能尚存在巨大的优化空间。基于此,本文作者采用近年来研究热度较高的石墨烯作为复合材料基体中的增强相,配合陶瓷领域应用较为广泛的稀土氧化物CeO2烧结助剂与影响晶粒生长的晶粒长大抑制剂VC为强化WC-Al2O3复合材料性能的添加剂,利用先干磨后湿磨的方式制得混合粉末,采用真空热压烧结的方法,依次制得含有不同配比石墨烯WC-Al2O3复合材料及掺杂CeO2和VC的含石墨烯WC-Al2O3复合材料。研究这三种添加剂对WC-Al2O3复合材料致密化、微观组织与力学性能的影响,分析在烧结过程中CeO2与VC对晶粒长大过程的变化与其增韧机理。旨在为进一步提高WC-Al2O3硬质合金材料的力学性能提供理论和实验依据。论文的主要工作和结论如下:1、通过高能球磨法,将干磨后的WC、Al2O3粉末与超声分散的石墨烯酒精悬浊液混合湿磨,再烘干获得混合粉末,利用真空热压烧结技术制备WC-15vol%Al2O3-（0、0.1、0.3、0.6、0.9、1.2）wt%GPLs（石墨烯）烧结块体。观察分析各试样的组织形貌,压痕裂纹样式,测试其硬度、断裂韧性、致密度和晶粒尺寸等。结果表明:复合材料的力学性能随石墨烯的添加量呈先上升后下降的趋势,石墨烯的添加量在0.1wt%时,WC-Al2O3复合材料的力学性能最佳,晶粒尺寸最小,维氏硬度18.257GPa,断裂韧性9.3263MPa/m2,而致密度却降至95.536%。压痕裂纹的延展方式存在穿晶断裂、裂纹偏转与裂纹分叉,有些裂纹附近存在桥联和微裂纹,因而提高了材料的断裂韧性。由于石墨烯片机械性能稳定,对材料基体存在分割的作用,使得叠加的石墨烯之间存在孔隙,烧结过程中因气体无法排出,致密度降低。2、通过引入活泼的稀土类烧结助剂CeO2,利用细化晶粒的方法提高含石墨烯WC-Al2O3复合材料的致密度,研究CeO2对含石墨烯WC-Al2O3复合材料力学性能的影响。结果表明:通过CeO2细化材料晶粒尺寸,烧结块体（0.1wt%CeO2）的致密度提升至98.652%,硬度得到提升的同时,断裂韧性也提高,达到11.76MPa/m2,抗弯强度为1009.3MPa。XRD图显示,添加CeO2可减少脆性相W2C的生成,同时在烧结过程中部分Ce4+还原成Ce3+,促进了Ce在Al2O3晶体中的固溶,增加了晶格中的空位,加快了晶界的迁移速度,有利于气孔的排出,因而提高了致密度。趋于分布在晶界附近的Ce离子降低晶界表面的自由能,抑制了晶粒的生长,降低了WC的晶粒尺寸。3、探究了晶粒尺寸对含石墨烯WC-Al2O3复合材料性能的影响。分别制备掺杂晶粒长大抑制剂VC的石墨烯/WC-Al2O3复合材料与VC/CeO2/石墨烯/WC-Al2O3复合材料,观察烧结块体断面的组织形貌,分析烧结过程中晶粒长大的过程。经检测发现,VC降低了烧结块体在保温前的晶粒尺寸,达到细化晶粒的作用。晶粒尺寸过小会导致压痕裂纹延伸方向趋于沿晶断裂,不利于材料断裂韧性的提升。不充分的保温阶段生长会使晶粒因不充分的晶界产生而使晶粒间存在孔隙,影响材料的致密度。