硬质合金材料当前工业合金材料重要组成部分，硬质合金材料生产是基于放电等离子球磨技术硬质合金材料采用等离子球磨制备出纳米晶复合粉末。然后将所制备的上述复合粉末采用冷压成型制成生坯，最后在真空或低压烧结炉中一步碳化烧结合成WC-Co硬质合金块体。这种方法通常所制备的硬质合金为高性能纳米晶或超细晶合金材料。
硬质合金材料生产经过等离子球磨W-C混合粉末约在900℃便生成WC，新型等离子球磨机可以在800℃以下实现WC合成，这比于常规碳热法的碳化温度下降300-500℃，比工业常用球磨时间缩短了几十到上百小时。这是因为该方法协同利用机械力活化效应和等离子体活化效应，对实现WC化合物的合成反应极为有利。更重要的是，将等离子球磨制备的高活性W-C-Co复合粉末压制成型，可以直接烧结得到全致密的WC-Co硬质合金块体。
硬质合金材料更重要的是，采用等离子体球磨制备的W-C-Co粉末具有细小的层片状结构，如图4（a）所示；而且，这种片层结构对后续烧结生成的WC的形态具有诱导作用，使得从W-Co-C混合粉体“一步法”制备WC-Co硬质合金具有板状WC，这也为含板状WC的硬质合金的制备提供了一种新的方法。1000℃碳化得到的纳米WC一般是截角三角形状，平均尺寸在100-300 nm，厚度小于100 nm；当烧结温度提高到1390℃以后，WC仍呈截角三角形状和板状，但明显长大。
硬质合金材料十分有意义的是，采用一步法工艺制备出的硬质合金具有优异的力学性能。在“碳化烧结一步法”的基础上，通过调节等离子球磨时间，将不同球磨时间的W-C-Co混合粉末组合可以获得板状和棱柱状WC双形态组合的硬质合金。在适当的板状和棱柱状WC的比例时，硬质合金有更好的综合性能。这是因为板状WC具有较好的抗弯强度，而棱柱状WC的存在又较好地避免了因板状WC高度定向排列所导致的纵截面上TRS较低的问题。
硬质合金材料两种不同形态WC的的协同作用，不仅保证了硬质合金力学性能的均匀性，而且有效的提高了综合力学性能。例如：对于真空或低压烧结制备的硬质合金，板状WC百分比约为35%时，其硬度为HRA92.1，横向断裂强度（TRS）约为3800MPa。因此，利用等离子球磨技术开发的“碳化烧结一步法”制备WC-Co硬质合金，可以实现WC在多形态和多尺度上的微观调控，有利于制备出高硬度、高强度的硬质合金。
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