γ’-Ni₃Al是具有L1₂面心立方有序结构的金属间化合物，兼具优异的高温强度、抗蠕变性能与反常屈服强度效应，是提升合金高温性能的理想增强相。过往研究已验证将Ni₃Al作为硬质合金粘结相可显著提升材料硬度与耐磨性，掺杂B元素可进一步优化合金断裂韧性，同时针对Y₂O₃改性WC-Co/Ni基硬质合金的作用机制已有较多研究成果，但稀土Y的添加对硬质合金中原位生成的γ’-Ni₃Al有序析出相的调控规律，此前一直没有公开的相关研究报道，该方向的空白也限制了含Ni₃Al相WC-Ni硬质合金的性能进一步突破。

本研究通过精准的分压烧结工艺，在添加额外碳粉的氧去除体系下，成功实现AlN分解后原位生成Ni₃Al析出相，验证了稀土Y掺杂可钉扎WC晶界、抑制WC晶粒的连续与非连续长大，在硝酸钇添加量为1.0%（质量分数）时，晶粒细化效果最优，合金平均晶粒度低至1.192 μm，维氏硬度达到峰值977.75 kgf/mm²。同时首次发现稀土Y可诱导Al元素形成<100>方向的扩散软通道，促使Ni₃Al析出相沿该方向发生择优取向生长，且掺杂量越高取向效应越显著；该取向调控作用还可推动致密钝化相Al₂(WO₄)₃在更低温度下生成，从微观机制层面明确了稀土Y提升合金抗氧化性能的核心原理，为该类合金的成分设计提供了全新的调控思路。

图1 不同成分硬质合金的微观形貌、元素分布和粒径分布图：（a）W1：（b）W2：（c）W3：（4）W4

Fig.1 Microstructure, elemental distribution, and particle size distribution of different-composition cemented carbides: (a)W1; (b)W2; (c)W3; (d)W4

图2 不同成分硬质合金的粘结相SEM和EDS点扫能量谱图：（a）W1；（b）W2；（c）W3；（d）W4

Fig.2 SEM images and EDS point analysis spectra of the binder phase in cemented carbides with different compositions: (a)W1; (b)W2; (c)W3; (d)W4

图3 W1-W4硬质合金的XRD图：（a）2θ范围20~90°；（b）2θ范围42°~45°和 50°~53°的放大图

Fig.3 XRD patterns of the W1-W4 cemented carbides: (a) 2θ range of 20°-90°; (b) enlarged view of (a) in the 2θ ranges of 42°-45° and 50°-53°

图4 样品W1-W4的高温硬度变化曲线

Fig.4 High-temperature hardness variation curves of samples W1-W4

图6 不同成分合金的DSC、TGA以及DTGA增重率曲线：（a）W1；（b）W2；（c）W3；（d）W4

Fig.6 DSC, TGA, and DTGA weight gain rate curves of cemented carbides with different compositions: (a) W1; (b) W2; (c) W3; (d) W4

图7 不同成分硬质合金的氧化层SEM截面形貌和框选处局部放大图：（a）W1；（b）W2；（c）W3；（d）W4

Fig. 7 Cross-sectional SEM images and magnified views of the oxide layer in different composition cemented carbides: (a) W1; (b) W2; (c) W3; (d) W4

适量稀土Y掺杂可显著细化WC晶粒、减少异常长大晶粒，过量掺杂则会导致生成的Y₂O₃团聚，削弱晶粒细化效果；稀土Y诱导的Ni₃Al<100>方向择优生长效应随掺杂量提升逐步增强。合金室温硬度随稀土Y含量上升呈先升高后下降的变化趋势，高温下硬度随温度升高逐步降低，400～600 ℃区间内添加稀土Y的合金硬度下降速率明显放缓。稀土Y的添加可推动致密Al₂(WO₄)₃氧化层提前生成，有效降低合金氧化层厚度，显著提升硬质合金的高温抗氧化性能，为该类合金面向高温恶劣工况的应用落地提供了明确的优化路径。