本文以提高硬质合金的综合力学性能为目的,制造出一种兼备高硬度、高韧性和高抗弯强度的超细晶硬质合金。通过结合放电等离子烧结工艺的优点,使用两步法烧结WC-Co硬质合金,并成功制备出梯度硬质合金,最后对其微观结构、力学性能、高温性能和切削性能进行分析。对两步法烧结工艺进行探索,对比研究了两步法烧结工艺较之一步法对硬质合金力学性能的改善,研究表明:当烧结工艺为在1300℃保温3min后降温至1200℃保温5min时,所制备硬质合金力学性能最好。较之一步法烧结,两步法烧结制备的超细晶硬质合金的平均WC晶粒尺寸由362nm降低到271nm,致密度由98.6%升高到99.5%,其硬度、韧性和抗弯强度分别为1834HV30、12.246 MPa·m1/2和1819.5MPa。对梯度硬质合金的制备进行了研究,实验结果表明,相较于球磨法,超声震荡法对团聚现象的消散作用更好,将实验样品的密度由13.24 g/cm~3提升到14.08 g/cm~3。对比均质硬质合金烧结,制备梯度硬质合金时WC晶粒更容易长大,但并未发生晶粒的异常长大,晶粒分布较为集中,多分布在200-300nm之间。梯度硬质合金在提升抗弯强度的同时,其表层的硬度略有下降,与WC-4Co相比,抗弯强度提升了13.25%。硬度降低8.44%。通过马弗炉及万能试验机对硬质合金的高温性能及其抗弯特性进行了研究,发现随着环境温度的升高硬质合金的抗弯性能逐渐下降,当温度升至800℃时硬质合金的抗弯性能迅速下降,粘结相和硬质相均发生了氧化现象,被氧化成WO3和CoWO4。通过实际切削实验来对比各材料的切削性能,发现两步法所制备硬质合金刀具比一步法拥有更优异的耐磨性,但更容易发生崩刃现象。梯度硬质合金比均质硬质合金体现出更为优异的耐磨性,月牙洼的深度及长度分别比均质硬质合金少30%和21.15%。