随着现代化工业的迅猛发展，人们对硬质合金提出了越来越高的要求，其目标是高效、可靠、耐久而又经济。然而，硬质合金的耐磨性能及其高强度与其韧性之间是一对相互矛盾的性能，这在传统的均匀成分硬质合金中表现得十分突出。例如，地质矿山用硬质合金钻具要求钻齿表面耐磨同时又要具有整体耐冲击性能，而均匀结构硬质合金通常不能满足此种工作条件。如能制造出表层硬度高、耐磨性好，而心部韧性好、耐冲击的钻具，则其使用性能无疑较组织均匀的钻具要好得多。

如何解决这个矛盾？梯度材料提供了一个很好的思路。所谓梯度结构合金，是指其组成、结构在断面的不同部位呈现有规律差别的一种合金。开发梯度结构硬质合金，就能够利用其特殊的结构或成分梯度变化，对不同的部位赋予不同的性能，使整体制品获得优异的综合机械性能。

总体来说，梯度结构硬质合金的制备方法主要可分为以下两类：(1)基于构造的方法；(2)基于传输的方法。前一种方法是在烧结中使其梯度在空间精确地构成。由于烧结时会在合金中形成比较明显的界面，而不同层质材料的物理性能可能有较大的差异，因而容易在界面处产生较大的应力集中，导致变形或开裂。后一种方法是在原料成分均匀的基础上，利用流体的流动、原子的扩散或热传导在材料中形成梯度。从目前的工作看，用后一种方法生产梯度结构硬质合金材料具有较好的经济效益，是梯度结构硬质合金材料制备的重要研发方向。

一个用传输法成功开发的梯度硬质合金材料是瑞典Sandvik公司所研发的表层富碳、中心区域富钴的合金，称为DP(DualProperty)合金。DP合金技术主要包括两个方面，首先制得含均匀细小且体积分数可控的脱碳相的缺碳非正常组织，然后对此合金进行渗碳处理，并对合金内各梯度层的厚度进行有效控制，从而赋予合金不同部位以不同的性能。经渗碳处理后，Co向中心部位迁移，使表层Co含量偏低而心部Co含量高。这种钴含量呈梯度分布的硬质合金表层硬度高，耐磨性好，而心部则具有良好的冲击韧性，这就使得合金的耐磨性和韧性得到了很好的协调，使用效果较传统制品有显著提高，工作寿命更是比传统硬质合金提高3倍。

我国许多冶金学者也对缺碳硬质合金渗碳技术开展了研究，并已获得了具有钴相成分变化梯度的硬质合金。近年来，中南大学的孙绪新等人在缺碳硬质合金渗碳技术的基础上，采用富碳势烧结工艺一次性烧结制备出梯度结构硬质合金。其工艺特点是先配制远低于正常碳含量的WC-Co合金，然后通过富碳势烧结使试样自表至里形成表面碳势高、内部碳势低的碳梯度。这样，在进入液相烧结阶段时，表面先出现液相，内部后出现液相，且表层的液相量比内部的液相量多，在合金表层和内部之间形成液相压力差，使Co相由表向里发生质量迁移，形成合理的成分梯度。实验结果表明，上述富碳势烧结工艺可制备出表面硬度高、耐磨性好，内部强度高、韧性好的梯度结构硬质合金。