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硬质合金由于具有高硬度、高耐磨性、高强度以及高断裂韧性的特点被广泛应用到切削加工、矿山开发、耐磨零件等工业领域。现代工业的快速发展对硬质合金的强度和韧性的要求越来越苛刻。目前,在合金中添加预固溶的复式碳化物是获得均匀、细小的组织结构和提高合金强韧性的一种有效途径。本文制备了预固溶的复式碳化物,通过实验与热力学计算相结合的方法,研究了预固溶复式碳化物对合金显微结构的影响;研究了原料成分对复式碳化物制备过程中的固溶反应和复式碳化物时效过程中调幅分解的影响规律。本工作的主要研究内容和创新点如下:(1)采用高温碳化还原的方法,制备了平均粒度约为1.1μm的(W,Ti,Ta)C复式碳化物粉末,并将其应用于WC-8wt.%Co基硬质合金的制备。在1450°C,通过真空烧结的方法分别制备了两组化学成分相同的WC-Co-(W,Ti)C-TaC和WC-Co-(W,Ti,Ta)C、WC-Co-Ti(C,N)-(W,Ti)C-TaC和WC-Co-Ti(C,N)-(W,Ti,Ta)C硬质合金。结合热力学计算和微观组织结构的实验表征,研究了(W,Ti,Ta)C复式碳化物对硬质合金显微组织结构的影响。结果表明:Ta的预固溶能显著提高(W,Ti)C的热力学稳定性;利用(W,Ti,Ta)C复式碳化物代替传统的(W,Ti)C和TaC粉末后,立方相出现了“白芯”的“芯-壳”结构;同时,热力学稳定性较高的(W,Ti,Ta)C复式碳化物会明显降低梯度硬质合金的梯度层厚度。(2)在2200°C碳化3h制备了7组不同WC含量(0wt.%、5wt.%、15wt.%、25wt.%、35wt.%、45wt.%、60wt.%)的(W,Ti,Zr)C复式碳化物。结果表明:WC在烧结过程中会优先与TiC发生固溶反应生成(W,Ti)C碳化物,部分(W,Ti)C碳化物与ZrC固溶成(W,Ti,Zr)C复式碳化物,还未与ZrC固溶的(W,Ti)C碳化物向ZrC进行融合,并且随着WC的添加量增加,(W,Ti)C碳化物向ZrC融合的趋势降低了。WC的添加会减缓复式碳化物固溶过程。(3)通过放电等离子烧结制备了三组不同WC添加量(0at.%、20at.%、45at.%)的(W,Ti,Zr)C复式碳化物,研究了WC对复式碳化物固溶的影响。结果表明:没有添加WC的(Ti,Zr)C复式碳化物几乎完全固溶了;添加20at.%WC的试样,WC优先与TiC固溶成(W,Ti)C碳化物;然而添加45at.%WC的试样,WC未与TiC完全固溶。(4)将通过SPS方法制备的三组(W,Ti,Zr)C复式碳化物置于1500°C时效10h,研究了WC含量对(W,Ti,Zr)C复式碳化物调幅分解过程的影响。结果表明:WC含量为0at.%和20at.%时,(W,Ti,Zr)C复式碳化物部分分解为富Ti的碳化物;当WC含量为45at.%时,(W,Ti,Zr)C复式碳化物部分发生分解,分解产物为富Zr的碳化物、富Ti的碳化物和WC,晶粒大小可以达到纳米尺寸。