自首次提出采用粉末冶金法制备碳化钨（WC）类硬质合金以来,高硬度、高耐磨性、热稳定性使其在切削工具、矿山工具、精密模具、耐磨零件等制造领域展现出了核心竞争力。在WC类硬质合金的发展历程中,经成分配比、制备工艺参数的调整,衍生出了多种牌号,生产出一系列高效的工具材料和结构材料以适应不同程度的服役情景。其中为材料提供韧性的Co作为粘结相是传统硬质合金中不可或缺的存在,而Co高温易软化,活性高,耐蚀差等问题限制了其使用性能。另外,钴矿产资源在全球分布不均、储量少,我国的钴矿开采成本又高。因此,探究综合力学性能可比拟传统硬质合金的新型代Co类无粘结相WC基硬质合金具有十分重要的应用价值。近些年来,对于采用无机金属氧化物MgO代替Co真空热压烧结制备WC/MgO复合材料已有一些理论基础和实际制备成果,包括原料粉末的处理、成分配比的优化、烧结工艺路线的确定等,这些成果已作为本文可参考的实验基础。本文借鉴了在工业陶瓷领域内已广泛地被选作添加剂的稀土氧化物,尝试将氧化铈（CeO₂）掺入WC/MgO中,并改变CeO₂添加量与工艺参数,研究了WC/MgO复合材料在CeO₂烧结助剂影响下的组织致密化对应力学性能的变化规律,CeO₂对合金物相组成的影响,以及讨论了稀土添加剂在WC/MgO复合材料中的作用机理。分析了具有不同组织参数的复合材料其微观结构特征与裂纹模式对应性能之间的关系规律,并探讨了第二相颗粒偏转增韧效应。本文作为应用性基础研究,还为工业化生产时,选择所需性能的优化方向提供了一种理论方法,同时也为同类材料的探究提供了思路。本文的主要研究结果如下:1.通过高能球磨法与热压烧结技术,以CeO₂作为添加剂制备了WC-4.3wt%MgO-（0,0.05,0.15,0.25,0.5）wt%CeO₂烧结块体,分析了CeO₂含量对烧结块体的物相组成、显微组织形貌、压痕裂纹样式和力学性能的影响。结果表明:CeO₂有助于减少W₂C杂质相峰,阻碍WC在烧结时的脱碳过程,并且发现Ce⁴⁺在固相烧结过程中有被部分地还原为Ce³⁺,这被认为与块体韧性上升有关。当CeO₂优化至0.15wt%时,呈现出细化、均匀组织的作用,WC晶粒轮廓趋于圆润,其平均晶粒尺寸最小,致密度达96.979%。表面压痕裂纹判定为巴氏裂纹,测得维氏硬度16.251GPa,断裂韧性10.326MPa·m^1/2（30kgf下）,裂纹细长弯曲,除沿晶断裂外,还发现有部分穿晶断裂和裂纹分叉。此时获得了最高的抗弯强度904.6MPa,这与致密度、WC平均晶粒尺寸显著相关。2.以WC-4.3wt%MgO-0.15wt%CeO₂质量分数配比为基础,在选定的1580℃¹720℃段内,探究了烧结块体的组织致密化与力学性能关于温度的变化关系。结果表明:WC晶粒随温度的持续提高而出现明显粗化现象,但致密化提升的程度有限。在1650℃、f=96.979%、WC平均晶粒1.674μm时,配合有较好的力学性能,CeO₂能起到抑制烧结时晶粒异常长大的作用,还改善了第二相MgO在WC基体中的分散均匀性。由阿仑尼乌斯方程计算得出,添加CeO₂的样品在烧结保温过程中的晶粒生长激活能为459.13kJ/mol,比未添加烧结助剂的纯样品有所提高。CeO₂有提高激活能的趋势推断是WC晶粒表面能或晶粒间的界面能降低的结果。3.针对烧结温度因素与保温时长因素,设计了一个中心复合实验。对于硬度响应和断裂韧性响应,确定均可使用二元二次多项式回归模型,二阶回归方程中各回归参数估计值则由最小二乘法给出,并对回归方程与各回归系数作显著性检验。使用正则分析法,通过比较正则形式方程各变量前系数的大小,可知时长因素对性能响应的影响程度比温度因素大。用响应曲面法（RSM）探究了回归方程的曲面性质,根据实际情况所需进行约束,从而得到合理的工艺参数实施可行域。