硬质合金强韧化理论设计及应用

彭英彪1,李锟1，刘天柱1，龙坚战2，刘钢3，谭振宇1（1.湖南工业大学；2.株洲硬质合金集团有限公司；3.株洲欧科亿数控精密刀具股份有限公司）

摘要：硬质合金因具备多种优越性能而在现代工业中不可或缺，但其硬度与韧性的矛盾制约了其性能进一步提升。多尺度材料计算方法融合多尺度理论模型与关键实验，能高效研发新材料，为硬质合金强韧化提供科学支撑。本文介绍了第一性原理计算、热力学和动力学计算、相场模拟及有限元模拟等理论手段，展示了黏结相强韧化（纳米相析出）、硬质相强韧化（调幅分解）以及组织结构优化（表面梯度结构和晶须增韧）等硬质合金强度和韧性协同提升的有效措施，并探讨了通过理论设计和关键实验验证相结合的方法来高效提升硬质合金性能。多尺度材料计算方法可为设计和制备出高强高韧硬质合金材料提供理论依据和实践指导，未来需在此基础上深入研究材料微结构演变的内在机制及其与性能的构效关系，推动硬质合金材料研发的创新和进步。

关键词：硬质合金；计算设计；纳米析出强化；调幅分解；组织结构优化；晶须增韧；表面梯度结构