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传统均匀结构硬质合金硬度和断裂韧性无法同时提升,而梯度硬质合金具有突破这一技术瓶颈的巨大优势,此外在涂层硬质合金的基体材料这一领域梯度硬质合金也有巨大的应用潜力。表层富立方相梯度硬质合金近年受到广泛关注。此类硬质合金表层由Ti（CN）或TiN等面心立方晶体结构相组成,具备比芯部更好的耐磨性、抗氧化性、抗月牙洼磨损性,有望在高速加工领域得到广泛应用。目前表层富立方相梯度硬质合金的制备方法主要为固相渗氮和低压渗氮,对于高压渗氮（?4 MPa）和Ar-N2组合渗氮烧结工艺的研究,国内外鲜有报道。同时由于目前表面富立方相梯度硬质合金的材料体系都局限于WC-TiC-Co体系,新材料体系的开发工作没有充分展开,使得表面富立方相梯度硬质合金的巨大技术潜力没有被充分发掘。本研究突破了当前表面富立方相梯度硬质合金材料体系仅限于WC-TiC-Co系的局限性,深入探索了不同粘结相种类（Co或Ni）、不同Ti原子来源（TiC或纯Ti）以及不同渗氮工艺对表层富立方相梯度硬质合金显微结构的影响机制。与此同时,本研究使用表层富立方相梯度硬质合金作为基体,在没有进行任何预处理的前提下,成功制备了与基体结合强度较好的高性能金刚石涂层。研究发现:1、WC-TiC-Co系硬质合金经高压渗氮工艺过程生成表层富Ti（CN）梯度结构,而WC-Ti-Co系硬质合金经高压渗氮工艺过程生成表层富TiN梯度结构,其富TiN表层的厚度要小于富Ti（CN）表层的厚度,但是致密化程度更高。2、WC-TiC/Ti-Co/Ni系硬质合金高压渗氮研究表明Ni粘结相相对于Co粘结相可以显著提升富立方相表层的厚度。3、WC-TiC/Ti-Co/Ni系硬质合金采用Ar气预烧+高压渗氮的两步法烧结工艺制备梯度硬质合金的研究发现,当合金中TiC含量或Ti含量大于5wt.%并逐渐增加时,富Ti（CN）梯度表层的厚度逐渐增大,而富TiN梯度表层的厚度逐渐减小。4、WC-TiC-Co/Ni系硬质合金中富Ti（CN）表层的硬度要低于中间过渡层和芯部的硬度;而WC-Ti-Co/Ni系硬质合金中富TiN表层的硬度要高于中间过渡层和芯部的硬度,且富TiN表层的硬度要远高于富Ti（CN）表层的硬度。5、相对于直接高压渗氮,采用Ar气预烧+高压渗氮两步法烧结工艺能够有效提高WC-TiC/Ti-Co体系梯度硬质合金的致密度,增大富立方相表层的厚度,并且降低合金表面的粗糙度。6、相对于两步法烧结工艺,一步法烧结具备高效低成本的技术优势。对于WC-TiC-Ni/Co体系硬质合金,一步法Ar+N2组合烧结（Ar气分压为1.2 MPa,N2气分压为4.8 MPa）可以成功制备较好的梯度结构;对于WC-Ti-Ni/Co体系硬质合金,一步法Ar+N2组合烧结（Ar气分压为4.8MPa,N2气分压为1.2MPa）可以成功制备较好的梯度结构。7、WC-TiC/Ti-Ni/Co体系梯度硬质合金的CVD金刚石涂层研究表明在具有表面富立方相梯度结构硬质合金基体上可以成功制备晶型优良的金刚石涂层,同时可以避免复杂的基体表面预处理工艺,而无梯度的均匀结构基体在未经表面预处理条件下很难制备CVD金刚石涂层。8、在富TiN表层梯度基体上沉积的金刚石涂层,其综合性能要明显优于在富Ti（CN）表层梯度基体上沉积的金刚石涂层。