硬质合金概念最早出现在20世纪初，与制备钨丝的拉丝模有关，用来替代昂贵的金刚石模具。1927年，德国Krupp公司将WC-6Co合金应用于切削工具，并命名为Widia(类金刚石)，随后合金成分根据应用要求，增加了TiC，TaC，NbC，VC等组元，通过固溶强化大大改善了材料的切削性能。虽然硬质合金的发明和生产最初在德国进行，但该材料在美国、奥地利、瑞典等国家发展非常迅速。瑞典的Sandvik公司是世界上最大的硬质合金生产厂家。硬质合金发展的一个重要的里程碑是在20世纪60年代，采用化学气相沉积在硬质合金表面沉积TiC涂层，显著提高了材料的硬度和耐磨性能，使得其切削寿命提高了3倍。该技术在不断地改进，20世纪70年代出现了等离子化学气相沉积以及硬质合金表面的复合涂层技术，一直到现在都是高性能硬质合金切削刀片的设计和生产方式。涂层种类也越来越多，从简单的TiC涂层发展到了Ti(C，N)，Al2O3，TiN和金刚石涂层。硬质合金刀具在结构上从焊接刀片方式向可转位刀片方式的转变也是一个重要的进步。采用可转位刀片能够成倍的提高刀具的应用寿命，因为刀片的6个角(三角形刀片)或8个角(矩形刀片)均可用来工作。长期以来，在矿用和模具用硬质合金方面，技术进步主要依赖于材料制备设备的更新。20世纪80年代开发的烧结热等静压设备，能够显著消除硬质合金中的残余孔隙。由于孔隙是硬质合金在工作中发生失效的起源，孔隙的消除能够提高材料的疲劳寿命、抗冲击和耐磨损性能。20世纪90年代以来，随着制造工业和纳米材料的发展，硬质合金在微观结构和外形上都出现了新的形式。在外形方面，硬质合金产品出现了异形复杂形状，如螺旋带内孔结构、微型钻头和模具、薄壁件等。在微观结构方面，纳米及超细晶结构、梯度结构以及超粗晶结构等，使得硬质合金的力学性能和使用寿命大幅提高。随着科学技术的发展，硬质合金在制备和应用方面将会有更多的突破。

硬质合金产品从应用上基本可分为切削刀片、矿用工具和耐磨零件3大类。在切削刀片方面，硬质合金主要作为刀具材料，如车刀、铣刀、刨刀、钻头、镗刀等，用于切削铸铁、有色金属、塑料、化纤、石墨、玻璃、石材和普通钢材，也可以用来切削耐热钢、不锈钢、高锰钢、工具钢等难加工的材料。硬质合金刀具的切削速度是普通碳素钢的数百倍，可用于高速切削。在切削方面的新应用是硬质合金可作为微型钻头，对印刷电路板进行微孔加工。由于微型钻头的形状非常复杂、精度和性能要求高，其价格也是普通硬质合金产品的数十倍。矿用工具方面，硬质合金主要作为凿岩工具、采掘工具、钻探工具，在矿产、石油开采、基础设施建设等方面发挥重要作用。硬质合金耐磨零件主要包括金属成形和制造模具(如金刚石合成腔体中的顶锤)、气缸衬里、密封件、轴承和喷嘴等。目前全世界每年硬质合金的总产量在4万吨左右，而中国占了大约50%，是硬质合金生产的大国。但是，作为附加值高的切削刀片，在发达国家，如日本、美国占其硬质合金总产量的约70%，而中国仅25%，因此仍然需要大力提升技术水平和产品档次。

2.1.1 难熔金属碳化物

难熔金属硬质化合物通常指元素周期表第Ⅳ、Ⅴ、Ⅵ族中过渡元素(钛、锆、铪；钒、铌、钽；铬、钼、钨)的碳化物、氮化物、硼化物和硅化物等。这些化合物的共同特点是熔点高、硬度高。在硬质合金中应用最多的是金属碳化物，比较典型的有WC、TiC、TaC、NbC、(Ti，W)C、Ti(C，N)、VC和Cr3C2等。下面简单介绍几种金属碳化物的结构、特性和制备方法。