硬質(zhì)合金刀具研究進(jìn)展

祁志旭，陳興媚

廣東理工學(xué)院工業(yè)自動化系，廣東 肇慶 526114

硬質(zhì)合金是由高硬度、高熔點的金屬碳化物(WC，TiC和TaC等)作為硬質(zhì)相和鈷、鎳、鉬等作為粘結(jié)相，通過粉末冶金法制備的一種金屬制品[1]．其本身具有較高的硬度和耐磨性，而相對于超硬材料而言又具有良好的韌性，可用于制造切削刀具，在發(fā)達(dá)國家90%以上的車刀和55%以上的銑刀都是采用硬質(zhì)合金制造[2]．但一般的硬質(zhì)合金刀具在加工高比強(qiáng)度或新型材料(纖維/顆粒增強(qiáng)金屬基復(fù)合材料、陶瓷、有色金屬等)時難免會造成刀具的過度磨損甚至損壞．因此需要不斷提高硬質(zhì)合金刀具的性能，使其能夠?qū)崿F(xiàn)穩(wěn)定、高效和長時間的加工需求．截止目前國內(nèi)外學(xué)者針從硬質(zhì)合金的材料設(shè)計、強(qiáng)化方式和熱處理等方面展開了大量的研究工作并取得了創(chuàng)新性成果．

簡單介紹了硬質(zhì)合金刀具的特點和分類，對硬質(zhì)合金刀具的材料優(yōu)化、涂層設(shè)計、深冷處理的研究狀況進(jìn)行了綜述，并對硬質(zhì)合金刀具的發(fā)展趨勢進(jìn)行了展望．

1 刀具類型及適用場合

刀具的選用是由不同的加工條件所決定，根據(jù)GB/T2075-2007標(biāo)準(zhǔn)中按刀具材料的類型可分為硬質(zhì)合金、金剛石、陶瓷、氮化硼四類，依據(jù)被加工材料類型，相對應(yīng)的刀具材料可分為P類、M類、K類、N類、S類和H類六大類，其中P，M和K三種類型類分別對應(yīng)不同材料的硬質(zhì)合金刀具[3-4]．

硬質(zhì)合金刀具還可根據(jù)切削材料的特性大致進(jìn)行以下的選用分析，如表1所示[4]．

2 硬質(zhì)合金刀具性能研究現(xiàn)狀

2.1 硬質(zhì)合金刀具材料研究現(xiàn)狀

在切削加工過程中根據(jù)被加工材料的切削特性去選擇不同材料的硬質(zhì)合金刀具，為了刀具能夠滿足較大范圍的加工條件，眾多學(xué)者對硬質(zhì)合金刀具材料展開了大量的研究．

2.1.1 硬質(zhì)合金刀具材料的晶粒細(xì)化

硬質(zhì)合金刀具材料的硬質(zhì)相晶粒尺寸減小能夠增大硬質(zhì)相間表面積和晶粒間結(jié)合力，可提高材料的韌性、硬度和耐磨性，同時也會降低完全致密化所需的溫度[2]．根據(jù)硬質(zhì)相平均晶粒的尺寸不同，分類可如表2所示[5]．

表1 硬質(zhì)合金刀具材料選用分析

表2 硬質(zhì)合金晶粒尺寸分類標(biāo)準(zhǔn)

超細(xì)晶粒硬質(zhì)合金晶粒一般在0.5 μm以下，相比于普通合金其硬度和抗彎強(qiáng)度均有明顯提升，刀具的耐用度也能提高3～10倍，并且能夠顯著改善材料的熱震性和抗氧化性[2,6]．同時，超細(xì)晶硬質(zhì)合金較多的應(yīng)用于制作精密刀具、小尺寸刀具等，其壽命為高速鋼刀具的10～40倍．由于超細(xì)晶硬質(zhì)合金材料的刀具與加工材料之間的相互吸附-擴(kuò)散作用小，其在難加工材料、精密零件加工、醫(yī)學(xué)器械等領(lǐng)域也有較為廣泛的應(yīng)用[6-7]．

目前，研究者對于硬質(zhì)合金晶粒細(xì)化的研究主要集中在抑晶機(jī)理和燒結(jié)工藝兩個方面．硬質(zhì)合金在燒結(jié)過程中納米晶粒容易長成粗大晶粒，直接導(dǎo)致材料性能的降低．為了抑制納米晶在燒結(jié)過程中的長大，一般會在硬質(zhì)合金粉末中添加抑制劑(VC，Cr3C2及TaC等)[8]．目前，對于抑制劑的抑晶機(jī)理普遍認(rèn)為有三種：偏析機(jī)理，抑制劑阻礙WC晶界遷移，同時抑制了液相中的鎢原子在碳化物表面的析出，從而控制WC晶粒的長大；吸附機(jī)理，抑制劑吸附在WC顆粒表面，降低WC在液相的溶解度，能夠有效抑制WC晶粒的連續(xù)長大；溶解度機(jī)理，抑制劑占據(jù)了WC在液相Co中的溶解空間，從而抑制WC通過液相再結(jié)晶長大．[9]張雪輝等人[10]研究發(fā)現(xiàn)，隨抑制劑Cr3C2的增加，WC-0.6%Co合金斷裂韌性呈現(xiàn)先增加后減小的趨勢，其最佳含量在0.45%．而在硬質(zhì)合金抗彎強(qiáng)度方面孫文文等人[11]發(fā)現(xiàn)，隨著Cr3C2含量的增加，WC-8%Co合金抗彎強(qiáng)度先增強(qiáng)后降低，當(dāng)含量在0.1%時抗彎強(qiáng)度達(dá)到峰值．也有研究表明[12]，當(dāng)抑制劑TaC的含量超過在液相Co中的飽和固溶度時會導(dǎo)致合金的抗彎強(qiáng)度下降，含量低于0.5%時，TaC溶解于液相Co中，對WC晶粒長大有明顯的抑制作用，能夠起到良好的晶粒細(xì)化的作用，細(xì)化后的晶粒約為0.5 μm．現(xiàn)在普遍認(rèn)為在超細(xì)硬質(zhì)合金粉末中添加抑制劑很難制備出晶粒小于0.2 μm的超細(xì)硬質(zhì)合金制品，必須結(jié)合一定的燒結(jié)工藝才有可能實現(xiàn)[9]．

燒結(jié)工藝也是控制硬質(zhì)合金晶粒長大的有效方法，可通過改變合金的內(nèi)外受熱方式、燒結(jié)時間、保溫時間等來降低WC晶粒的長大速度和時間．普通的燒結(jié)工藝一般有真空燒結(jié)法、低壓燒結(jié)法、真空燒結(jié)+熱等靜壓熱處理法等，隨著技術(shù)的發(fā)展也有一些新的燒結(jié)方式去獲得更加細(xì)小均勻的WC晶粒，如微波燒結(jié)法、等離子放電燒結(jié)、激光燒結(jié)等[9]，其中微波燒結(jié)法能夠獲得比熱等靜壓法更為均勻細(xì)小的WC晶粒組織[13]．在超細(xì)晶合金燒結(jié)過程中與普通硬質(zhì)合金燒結(jié)存在較大差別，研究表明，超細(xì)晶合金出現(xiàn)液相溫度和收縮溫度均比普通硬質(zhì)合金的溫度低[9]．

2.1.2 硬質(zhì)合金刀具材料的粘結(jié)相

硬質(zhì)合金的性能也受粘結(jié)相特性的影響，按粘結(jié)相的有無，硬質(zhì)合金可分為無粘結(jié)相硬質(zhì)合金和有粘結(jié)相硬質(zhì)合金[14]．無粘結(jié)相硬質(zhì)合金的硬度、耐磨性和抗腐蝕能力等都要高于一般的傳統(tǒng)硬質(zhì)合金，但是無粘結(jié)相的硬質(zhì)合金對碳含量極為敏感，同時也很難實現(xiàn)致密燒結(jié)．TSAL等人[15]曾燒結(jié)出相對密度達(dá)到95.1%的純WC硬質(zhì)合金，但是其韌性低于傳統(tǒng)的硬質(zhì)合金．無粘結(jié)相的硬質(zhì)合金因其性能的局限性，使其在切削領(lǐng)域的應(yīng)用受到一定的限制．對于硬質(zhì)合金刀具材料，一般會在硬質(zhì)合金粉末中添加粘結(jié)相，以提升合金的燒結(jié)致密度和綜合力學(xué)性能．因此，合理添加粘結(jié)相也成為了硬質(zhì)合金材料設(shè)計領(lǐng)域研究的熱點．合金粘結(jié)相一般有鈷基粘結(jié)相、鎳基粘結(jié)相、鐵基粘結(jié)相、金屬間化合物和高熵合金等[7,14]．

粘結(jié)相的不同所提升的硬質(zhì)合金的性能也會有所差別，鈷基合金作為粘結(jié)相一般是為了降低硬質(zhì)合金的燒結(jié)溫度，促進(jìn)合金燒結(jié)的致密化．陳宇等人[16]以不同類型的鈷基合金作為粘結(jié)相，制備了WC-10Co硬質(zhì)合金，其開始液相的溫度為1280 ℃，低于WC-Co的共晶溫度，平均顆粒尺寸維持在0.4～0.5 μm．目前，鈷基粘結(jié)相硬質(zhì)合金仍然是金屬切削領(lǐng)域常用的刀具材料．

鎳對WC具有良好的潤濕效果，并且鎳基合金具有較好的抗氧化和抗腐蝕性能，所以有研究者用鎳基合金取代鈷基合金作為硬質(zhì)合金燒結(jié)的粘結(jié)相．而鎳基合金本身的機(jī)械性能與鈷基合金相比存在一定的差距，故一般情況下會在合金粉末中添加一些抑制劑來提升硬質(zhì)合金的力學(xué)性能，有研究表明在WC-Ni硬質(zhì)合金中添加SiC-La2O3能夠制備出相對密度高達(dá)99.75% 的WC-10Ni-0.5SiC-0.5La2O3硬質(zhì)合金，其斷裂韌性及抗彎強(qiáng)度分別能夠達(dá)到16.19 MPa/m2和1829.3 MPa．但是由于其硬度和機(jī)械性能較傳統(tǒng)硬質(zhì)合金差，鎳基粘結(jié)相硬質(zhì)合金在切削加工領(lǐng)域的應(yīng)用受到一定的限制[8]．

雖然純鐵因其潤濕性較差不適宜作為硬質(zhì)合金的粘結(jié)相，但是一般在其他粘結(jié)相中添加鐵元素可以明顯提升硬質(zhì)合金的性能．余金川等人[17]制備了WC-15Fe-5Ni和WC-13Fe-3Ni-4Co硬質(zhì)合金，并將其與傳統(tǒng)WC-20Co硬質(zhì)合金性能做比較，制備的硬質(zhì)合金抗彎強(qiáng)度均比傳統(tǒng)硬質(zhì)合金高，且相對密度均達(dá)到99%以上，其中WC-13Fe-3Ni-4Co合金的維氏硬度及抗彎強(qiáng)度最高，分別為1066.3 MPa和2880 MPa．Gao等人[18]制備了WC-20(Fe-Co-Ni)硬質(zhì)合金，其平均晶粒尺寸及孔隙率分別能夠達(dá)到1.37 μm和0.41%，抗彎強(qiáng)度和硬度分別達(dá)到2896 MPa和935 MPa．由于鐵基粘結(jié)劑硬質(zhì)合金的硬度普遍較低，一定程度上也限制了其在金屬切削刀具材料領(lǐng)域的應(yīng)用，一般應(yīng)用于制作木材切割刀具或耐磨件[5]．

為了適應(yīng)鈦合金、不銹鋼等難加工材料的切削，研究者通常會以金屬間化合物作粘結(jié)相去制備切削時機(jī)械性能更為優(yōu)越的硬質(zhì)合金刀具材料．徐晅等人[19]制備了一種WC-10Ni3Al硬質(zhì)合金，成功解決了粘結(jié)相元素擴(kuò)散問題，進(jìn)一步解決了不銹鋼高溫難加工的問題．同時，Ni3Al粘結(jié)相硬質(zhì)合金在切削鈦合金材料上也表現(xiàn)出了優(yōu)異的切削特性．

近幾年也有研究表明，高熵合金作為硬質(zhì)合金粘結(jié)劑可以有效解決硬質(zhì)合金硬度和韌性無法兼顧，抗腐蝕和抗氧化等問題．Chen等人[20]以Al0.5CoCrFeNi合金為粘結(jié)相制備了一種新型WC基硬質(zhì)合金，并與普通硬質(zhì)合金基本性能進(jìn)行對比，新型硬質(zhì)合金表現(xiàn)出較為優(yōu)異的斷裂韌性，如表3所示．Zhou等人[21]研究了添加不同類型的高熵合金對WC基硬質(zhì)合金的性能的影響(表4)，結(jié)果表明以高熵合金為粘結(jié)相的硬質(zhì)合金均表現(xiàn)出了比傳統(tǒng)硬質(zhì)合金較為優(yōu)異的性能．但也有研究表明一些高熵合金的引入會產(chǎn)生缺碳相，破環(huán)合金的綜合力學(xué)性能．高熵合金作為粘結(jié)相制備硬質(zhì)合金仍需要大量的研究，以形成完整的理論體系．

表3 WC-Co硬質(zhì)合金與WC-Al0.5CoCrFeNi合金性能對比

表4 硬質(zhì)合金樣品性能對比

2.1.3 硬質(zhì)合金刀具材料的其他添加劑

硬質(zhì)合金的性能提升不僅可以從基體晶粒尺寸和合金粘結(jié)相方面入手，還可以在硬質(zhì)合金中引入其他添加劑以制備性能更加優(yōu)越的新型硬質(zhì)合金．研究發(fā)現(xiàn)，在硬質(zhì)合金粉末中添加石墨烯能夠明顯改善合金的斷裂強(qiáng)度和耐磨性，周小蓉等人[22]制備了石墨烯含量為2%的新型硬質(zhì)合金刀具材料，其斷裂強(qiáng)度和磨損體積與WC-6Co硬質(zhì)合金刀具材料相比分別提升了143%和減小了71%．同樣，何耿煌[23]通過在WC-Co硬質(zhì)合金中添加不同含量和類型的碳化物，研究了碳化物添加對WC-Co硬質(zhì)合金性能的影響，結(jié)果表明碳化物能夠減小WC-Co的摩擦系數(shù)，弱化C元素的析出，提升刀具的耐磨性．也有一些研究表明，利用稀土元素能夠改善WC與Co之間的界面潤濕性，提高硬質(zhì)合金晶界強(qiáng)度，從而提高合金的斷裂強(qiáng)度和韌性[24]．劉娟等人[25]在硬質(zhì)合金中添加0.1%的RE稀土，發(fā)現(xiàn)添加稀土后的硬質(zhì)合金的斷裂強(qiáng)度比原硬質(zhì)合金高17.5%．

2.2 硬質(zhì)合金刀具涂層發(fā)展

2.2.1 硬質(zhì)合金刀具涂層的制備技術(shù)發(fā)展

在提升硬質(zhì)合金刀具性能方面，研究者們從刀具表面改性技術(shù)方面也展開了大量的研究，對刀具表面技術(shù)的改性實際上就是刀具涂層的制備，近30年發(fā)展的硬質(zhì)合金涂層技術(shù)極大促進(jìn)了刀具行業(yè)的蓬勃發(fā)展．目前，廣泛應(yīng)用的硬質(zhì)合金刀具涂層制備技術(shù)主要是化學(xué)氣相沉積法(CVD)和物理氣相沉積法(PVD)，也有一些其他方法如激光技術(shù)、離子束輔助沉淀法和溶膠-凝膠法等，其中CVD法和PVD法比較容易實現(xiàn)批量化的生產(chǎn)要求，而激光制備技術(shù)可用于制造精密刀具的涂層并可實現(xiàn)涂層的組織致密化、制備技術(shù)的智能化、生產(chǎn)無污染的技術(shù)要求，離子束輔助沉淀法可在低溫環(huán)境下工作且制備的刀具涂層結(jié)合度較高，溶膠-凝膠法可制備刀具軟涂層，但工藝相對較為復(fù)雜且生產(chǎn)成本較高[26]．

2.2.2 硬質(zhì)合金刀具涂層材料的多元化發(fā)展

最初應(yīng)用于刀具涂層的材料為二元材料TiN，它能夠保持刀具抗彎強(qiáng)度的同時大幅度提升刀具的硬度，但隨著切削溫度的升高，涂層材料會被迅速氧化，涂層刀具壽命不能得到有效保證．為了解決這一問題，往往會以TiN涂層為基礎(chǔ)再鍍?nèi)肫渌鼗蚧衔镆灾苽涠嘣繉硬牧希醒芯勘砻?，多元涂層刀具的性能能夠明顯超越單元或二元涂層刀具，如TiCN多元涂層刀具，既能維持TiC涂層刀具的韌性又能達(dá)到TiN涂層刀具的硬度，同時耐用度也是TiN涂層刀具的3倍左右[27]．隨著刀具多元涂層的持續(xù)研究，也出現(xiàn)了如TiZrCN，TiAlCN和TiAlN等許多性能優(yōu)異的其他多元涂層．

2.2.3 硬質(zhì)合金刀具涂層結(jié)構(gòu)的多層次發(fā)展

在硬質(zhì)合金刀具涂層技術(shù)的發(fā)展過程中，為了充分利用單元或多元涂層的優(yōu)異特性，避免單元或多元涂層的弊端，會對刀具涂層的結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計研究，一般采用多層涂層技術(shù)和梯度涂層技術(shù)．

多層涂層設(shè)計一般可應(yīng)用于解決單層涂層與硬質(zhì)合金刀具基體結(jié)合性較差或同種涂層多層沉積以提高刀具切削性能等問題，如比較常見的TiN-AlN多層涂層既能保持與硬質(zhì)合金基體良好的結(jié)合性又能擁有TiN和AlN單層涂層的高熔點和高硬度的特性．日本住友在鉆頭上沉積1000層的TiN-AlN超薄涂層，大幅度提升了刀具的壽命、抗彎強(qiáng)度和斷裂韌性[27]．費(fèi)加喜等人[28]制備了AlTiCrN/AlTiN及AlTiSiN/AlTiN 納米多層涂層，其硬度和膜基結(jié)合力均高于單層涂層，并且具有較低的磨損率和更長的切削壽命．

梯度涂層是通過控制合金靶材先后引入的順序制備不同梯度變化的涂層，一般用于解決涂層與硬質(zhì)合金基體、涂層與涂層之間的結(jié)合力不理想等問題．顏培[29]在對硬質(zhì)合金刀具梯度涂層的研究過程中設(shè)計了四種不同梯度結(jié)構(gòu)的涂層刀具，并對刀具的切削性能進(jìn)行了詳細(xì)的分析，結(jié)果表明四種刀具前、后刀面的磨損量均大于未涂層的硬質(zhì)合金YT15刀具．

2.2.4 硬質(zhì)合金刀具的超硬涂層發(fā)展

為適應(yīng)難加工材料的極端切削條件，硬質(zhì)合金的涂層材料領(lǐng)域也在超硬涂層方面展開了大量的研究，現(xiàn)階段硬質(zhì)合金刀具超硬涂層材料的主要有金剛石涂層、立方氮化硼涂層和類金剛石涂層等．

在硬質(zhì)合金刀具領(lǐng)域金剛石涂層有較為成熟的應(yīng)用，但為了防止高溫時C原子向切削工件擴(kuò)散導(dǎo)致刀具失效，金剛石涂層硬質(zhì)合金刀具一般用于加工非鐵、鋼等黑色金屬材料．H. Sein等人[30]采用HFCVD法制備了金剛石涂層硬質(zhì)合金鉆頭，并與未涂層的刀具進(jìn)行了鉆削實驗對比，結(jié)果表明涂層鉆頭的磨損量較小．黑鴻君[31]使用制備的硬質(zhì)合金金剛石涂層銑刀，進(jìn)行切削鋁合金試驗，結(jié)果表明，金剛石涂層銑刀加工的鋁合金表面質(zhì)量更高，且未出現(xiàn)“粘刀”現(xiàn)象．

立方氮化硼(cBN)涂層是一種新型的超硬涂層，具有良好的熱穩(wěn)定性和耐磨性，被廣泛應(yīng)用于高速鋼、高溫合金等難加工鋼鐵材料的切削加工．自1979年Sokolowski等人[32]成功合成立方氮化硼薄膜以來，立方氮化硼涂層的研究一直備受關(guān)注．Uhlmann[33]通過 PVD 方法在刀具的TiAlN 涂層表面沉積了厚2 μm的立方氮化硼涂層，并與未沉積立方氮化硼涂層的刀具進(jìn)行高溫合金(Inconel 718( HRC43))試切試驗對比，結(jié)果表明立方氮化硼涂層刀具耐磨性明顯優(yōu)于TiAlN 涂層刀具．Chong等人[34]在高襯底溫度和低襯底偏壓作用下，利用F元素對非立方相進(jìn)行選擇性蝕刻，實現(xiàn)立方氮化硼在納米金剛石膜上的外延生長，成功制備了厚度為2 μm的高質(zhì)量立方氮化硼涂層．

類金剛石(DLC)是一種性質(zhì)介于金剛石和石墨之間的亞穩(wěn)態(tài)非晶碳，一般可分為含氫碳膜和不含氫碳膜兩類．類金剛石優(yōu)異的耐腐蝕、低摩擦系數(shù)和高硬度使其在刀具涂層方面也有較為廣泛的應(yīng)用．趙杰[35]在硬質(zhì)合金刀具表面利用陰極電弧離子鍍技術(shù)制備了厚度2 μm類金剛石涂層，實驗測得膜基結(jié)合強(qiáng)度達(dá)到HF-1級，硬度為HV3000，且涂層刀具的切削力明顯低于未涂層刀具，壽命也有顯著提高．周洋[36]以不同的金屬作為過渡層元素，在YT15刀具表面制備類金剛石涂層，并研究了其微觀結(jié)構(gòu)及物理性能，結(jié)果表明過渡層對類金剛石涂層自身的改性作用有限，但對類金剛石涂層與基體關(guān)系有較大改善．

2.3 硬質(zhì)合金刀具深冷處理研究

深冷處理是利用冷卻介質(zhì)將待處理材料冷卻至極低溫度進(jìn)行處理，以強(qiáng)化材料為目的的一種超低溫處理技術(shù)，圖1為深冷處理工藝[37]．將材料通過制冷劑冷卻至規(guī)定的溫度，保持規(guī)定的低溫一段時間，然后升溫、回火再降至室溫．目前對于深冷處理的低溫溫度和回火溫度的選用觀點并不統(tǒng)一，深冷處理技術(shù)應(yīng)用于硬質(zhì)合金刀具領(lǐng)域的理論也并不完善，但這并不妨礙深冷處理技術(shù)在硬質(zhì)合金刀具強(qiáng)化領(lǐng)域的應(yīng)用研究．Thankur D, Sreerama Reddy,Vadive等人[38-40]均在不同時期研究了深冷處理對不同硬質(zhì)合金刀具機(jī)械性能的影響，均發(fā)現(xiàn)了經(jīng)過深冷處理后的硬質(zhì)合金刀具無論是硬度、耐磨性還是加工質(zhì)量和刀具使用壽命均有不同程度的提升．雖然深冷處理的低溫溫度并沒有明確的統(tǒng)一觀點，但研究者也針對具體的硬質(zhì)合金展開了不同深冷溫度的深冷處理研究，Simranpreet Singh Gill等人[41]在-110 ℃和-196 ℃條件下分別對TiAIN 涂層硬質(zhì)合金刀具進(jìn)行深冷處理，結(jié)果顯示-110 ℃深冷處理的刀具表現(xiàn)出更好的加工性能和耐磨性．張濤[37]以深冷溫度、回火溫度、保溫時間和冷卻速度為因素設(shè)計了正交試驗，分析得出深冷溫度對硬質(zhì)合金刀具影響最顯著，最佳深冷溫度為-196 ℃．研究發(fā)現(xiàn)深冷處理技術(shù)的工藝參數(shù)對硬質(zhì)合金刀具性能都有一定的影響，結(jié)合所期望的刀具性能，合理選擇深冷處理參數(shù)，達(dá)到理想的效果也是研究者一直追求的目標(biāo)．

圖1 深冷處理工藝過程Fig. 1 Cryogenic treatment process

3 結(jié) 語

在實際的研究過程中，通過對硬質(zhì)合金刀具材料、涂層材料和深冷處理參數(shù)的優(yōu)化設(shè)計，能夠提高硬質(zhì)合金刀具的綜合力學(xué)性能和切削性能．因此近年來國內(nèi)外研究者對提升硬質(zhì)合金刀具性能展開了廣泛研究，從微觀與宏觀、實驗與模擬等方面揭示硬質(zhì)合金刀具強(qiáng)化機(jī)理和方法，并取得了創(chuàng)新性成果．今后硬質(zhì)合金刀具的性能提升依然會涉及到原材料、涂層和深冷處理方面，但需要更深層次的研究．

(1)硬質(zhì)合金刀具材料性能提升可能會在硬質(zhì)合金晶粒生長抑制機(jī)理方面深入研究，研究多種抑制機(jī)理的協(xié)同作用，研發(fā)新型抑制劑，促使抑制機(jī)理形成統(tǒng)一的理論體系．研發(fā)新型硬質(zhì)合金粘結(jié)相以取代Co基粘結(jié)相，高熵合金粘結(jié)劑作為一種具有極大潛力的硬質(zhì)合金粘結(jié)劑，可能會成為之后粘結(jié)劑發(fā)展的方向之一．

(2)硬質(zhì)合金刀具涂層的研究可能依然會以提升膜基結(jié)合力為目標(biāo)，涂層結(jié)構(gòu)的梯度化研究可能會更加深入．不僅如此，超硬、低摩擦涂層也是未來的發(fā)展方向，含氫類金剛石涂層具有一定的發(fā)展?jié)摿Γ?/p>

(3)硬質(zhì)合金刀具深冷處理技術(shù)的發(fā)展可能會更加深入的研究深冷處理參數(shù)對硬質(zhì)合金刀具性能提升的影響，深入研究微觀組織變化規(guī)律，以解釋宏觀性能變化的原因，促使深冷處理技術(shù)應(yīng)用在硬質(zhì)合金刀具領(lǐng)域的理論基礎(chǔ)的完善．