随着WC晶粒尺寸减小，WC-Co类硬质合金可达到硬度、强度、耐磨性和韧性优良的综合性能，因此，纳米晶组织的硬质合金材料是国际上粉末冶金领域发展的重要趋势。同时，具有特定取向的块体硬质合金材料在传统各向同性硬质合金不能满足特殊使用性能要求的领域体现出重要应用前景。由于制备技术难题，高致密、力学性能优异的纳米晶硬质合金和具有WC晶面择优取向分布的硬质合金在国内外尚未实现大规模工业化生产。本文以各向同性纳米晶硬质合金和具有WC晶面择优取向分布的硬质合金的制备和组织性能分析为研究对象。首先以钨钴氧化物和炭黑为原料，利用原位还原碳化反应一步合成不同颗粒尺寸的准纳米及纳米粒径的WC-Co复合粉末，并对纳米颗粒内部界面结构进行了深入表征分析。通过添加不同种类的晶粒长大抑制剂，结合放电等离子快速固相烧结技术制备出准纳米晶和纳米晶组织的硬质合金块体材料，研究了不同抑制剂在固相烧结合金中的分布状态和抑制机理。开发了一种新型的原位反应合成特殊复合粉末与反应烧结相结合的方法，制备出具有高度WC晶面择优取向分布的硬质合金，在此基础上研究了取向分布形成机理以及对组织结构和力学性能的提升作用。　　通过系列实验确定了以蓝钨(WO2.9)、Co3O4和炭黑为原料，通过原位反应合成WC-Co复合粉末的最佳实际配碳量，当配碳量为16.45wt.％时制备的复合粉中总碳含量接近理论碳含量。以蓝钨为钨源，通过对原料粉末球磨工艺和原位反应工艺的优化，制备出粒径为120nm的准纳米颗粒复合粉末。通过热力学计算对纳米紫钨(WO2.72)与Co3O4和炭黑反应过程进行了理论分析和预测，同时结合实验优化，确定了原料粉末的最佳配比，制备获得了物相纯净、平均粒径为74nm的纳米颗粒WC-Co复合粉。对单个纳米粉末颗粒进行精细表征，发现单个颗粒内部由多个5-10nm WC晶粒和Co相均匀分布构成，纳米晶之间具有良好的界面匹配关系。　　以原位合成的准纳米颗粒WC-Co复合粉末为原料，通过添加不同种类抑制剂制备获得平均晶粒尺寸为260nm左右的准纳米晶硬质合金。通过表征分析发现，在固相烧结过程中，Cr3C2和VC的高温抑制效果要明显优于TiC;抑制剂掺杂量较高时，三者均难以完全弥散分布于基体粉末中，会在合金中形成较大颗粒的固溶体;当抑制剂添加量为1wt.％时，可以实现抑制剂的弥散分布。研究结果表明，TiC在WC-Co硬质合金中的存在状态主要由两种形式:一为独立存在的富Ti相固溶体;另一种为固溶到WC晶粒内形成固溶体。Cr3C2在WC-Co硬质合金中只能以独立化合物的状态存在，不能固溶到WC单晶当中。VC既可以形成固溶体，也可以以V8C7化合物形式单独存在。VC较Cr3C2和TiC更利于固相烧结过程中∑2重位点阵晶界的形成，而Cr3C2促进∑13重位点阵晶界的形成能力明显高于其他两种抑制剂。以纳米颗粒WC-Co复合粉末为原料制备得到了平均晶粒尺寸为85nm的纳米晶硬质合金块体，对于WC-12wt.％Co成分的合金，其显微硬度HV30和断裂韧性分别达到2153.2kg/mm2和11.4MPa·m1/2，在现有同成分的纳米晶硬质合金的报道中性能处于较高水平。　　利用WO2.9、Co3O4和炭黑为原料通过原位反应合成具有合适比例缺碳相的WC-Co-η复合粉末，通过优化固相反应烧结温度、压力等工艺参数，制备得到了在特定方向上WC基面分布面积超过31％的各向异性硬质合金，相对于传统各向同性硬质合金，WC晶面分布比例提高了一倍以上。由此开发出一条短流程、具有高度WC晶面取向分布的新型硬质合金制备路线。研究了WC晶面取向分布形成的影响因素和取向合金特有的组织结构，通过对不同方向硬度、弹性模量和耐磨损性能的测试，证明了取向分布对特定方向力学性能的提升作用。