WC基硬质合金具有高硬度、高耐磨性和低热膨胀系数等优点，是材料加工和国防军工等领域重要的工具材料。其中，以WC-Co系硬质合金的研究和应用最为广泛和深入，但由于Co资源短缺，在一定程度上限制了其进一步应用，且WC-Co系硬质合金的性能也越来越难以满足工业发展的要求。Al资源相对较为丰富、价格相对便宜，并且Co-Al间形成的金属间化合物具有耐腐蚀性好和抑制wC晶粒生长的特点。因此，本文提出了以Al部分代Co作为WC硬质合金粘结相的研究思路。 近年来发展起来的放电等离子成形固结技术因烧结时间短、压制压力低和近净成形等优点已成为制备高性能WC硬质合金极具潜力的工艺之一。然而，由于WC基硬质合金的烧结温度较高，现有的放电等离子成形固结模具难以满足其成形固结要求。为此，本文设计并制造出了适合WC合金放电离子成形固结用的复合模具，并利用该模具重点研究了以Al部分代Co的细晶WC-co-Al合金的放电等离子成形固结工艺。 首先，研究了WC-Co-Al混合粉末的机械球磨工艺。研究表明，随着机械球磨时间的延长，WC晶粒和颗粒尺寸逐渐得到细化，球磨85h后WC平均晶粒尺寸已降至lOnm左右；而晶格畸变量则先增后降。 然后，对机械球磨粉末的冷压成形性能和常规真空烧结行为进行了研究。结果表明，适当的延长球磨时间有利于提高WC-Co-Al复合粉末的成形性能，但过长时间的球磨又会引起粉末的成形性能削弱；在一定球磨时间范围内，加大压制压力可提高WC-Co-Al生坯的密度，但长时间球磨后，加大压制压力反而会引起生坯内部产生微裂纹甚至生坯开裂。常规真空烧结可大幅度提高坯料的密度，但在该烧结工艺下获得的坯料中仍含有较多的孔隙且WC晶粒长大较为明显，以致合金的硬度和强度明显偏低。 为了获得高性能块体WC硬质合金材料，进一步利用放电等离子成形固结技术对球磨WC-Co-Al粉末的成形固结工艺进行了深入研究。研究表明，当烧结压力为30MPa和总烧结时间为6min时，通过优化脉冲一恒流电流成形固结工艺参数，球磨15h WC-6Co-1.5Al(wt％)粉末的烧结密度、烧结合金硬度和横向断裂强度分别达到了14.22g/cm<3>、HRA94和1660MPa；采用脉冲电流成形固结工艺时，WC-Co-Al烧结合金的密度、硬度和横向断裂强度均随粉末球磨时间的延长而增大，但当球磨时间增大到一定程度后，烧结合金的相对密度和力学性能又开始下降，对于WC-8Co-2Al(wt％)复合粉末，当机械球磨时间为55h时，烧结合金的硬度和横向断裂强度最大，分别为90.2HRA、1757.8MPa。 与常规成形工艺对比表明，利用放电等离子成形固结工艺，在较低的压制压力和较短的烧结时间下获得的细晶WC-Co-Al烧结合金具有更好的力学性能。