擴散粘結

為適應各種服役條件，提高使用效率，針對傳統硬質合金存在硬度高而韌性低的矛盾，人們開發了諸如梯度硬質合金、超細硬質合金材料，隨着擴散粘結技術概念的提出，功能梯度硬質合金正在發展成為當前硬質合金領域的重要研究內容之一。為了提高硬質合金切削工具的切削性能和使用壽命，可在合金的表面塗上擴散粘結。

由於不同材料的熱膨脹係數不同，塗層材料在冷卻過程中可能因熱應力而產生裂紋。由於塗層材料的脆性通常裂紋更容易在塗層表面產生並向基體中擴展。為了儘可能防止由於裂紋擴展而導致的材料失效，並有利於獲得高性能的硬質合金切削工具材料，可對基體進行梯度處理，使在基體表面區域形成缺立方相碳化物和碳氮化物的韌性區域，此區域的粘結劑含量高於基體的名義粘結劑含量。當塗層中形成的裂紋擴展到該區域時，由於其良好的韌性，可以吸收裂紋擴展的能量，因而能有效地阻止裂紋向合金內部擴展，提高硬質合金切削工具的使用性能。

含氮硬質合金梯度燒結是在真空氣氛中進行的，合金內部的氮活度大於表面氮活度，內部的氮原子向表面進行擴散。而N原子與Ti原子之間存在很強的熱力學耦合，所以，在液相燒結温度下，合金內部氮原子通過液相粘結劑向表面擴散的同時，表面的Ti原子也通過液相粘結劑向內部擴散，擴散將會導致合金表面的TiC、TiN、(Ti，W)(C，N)等立方相碳化物、氮化物以及碳氮化物發生分解。向合金內部擴散的金屬原子與內部的碳，氮等原子發生反應生成一些硬質相碳化物、氮化物以及碳氮化物。由於金屬原子向合金內部擴散導致在合金的表層形成體積空位，從而，液相粘結劑流向合金的表層，在合金的表層形成具有梯度結構的表層韌性區域，這樣製備出梯度硬質合金基體。