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本文针对TiB：陶瓷材料难以烧结致密化、抗弯强度、断裂韧度低等缺点,根据复合陶瓷刀具材料物理、化学相容性原则,采用热压烧结工艺,以Ni. Co、(Ni,Mo)、(Co,Mo)、(Ni,Ti)、(Co,Ti)作为金属相,以TiC、WC作为硬质相,研制成功了新型TiB2基复相陶瓷刀具TiB2-25wt.%TiC-WC(TTW7)、 TiB2-WC(BW3).TiB2-WC-TiC(TWTN3),并对金属相含量、金属相与硬质相的物理相容性、材料的液相烧结致密化机理、力学性能、微观组织、增韧机理、刀具切削性能及失效机理进行了系统研究。提出了新型TiB2基复相陶瓷刀具材料的设计目标和设计原则。确定了TiC和WC为TiB2基复相陶瓷刀具材料的添加相,确立了TiB2基复相陶瓷刀具材料体系。建立了金属相全包覆硬质相晶粒模型,推导了TiB：基复相陶瓷刀具材料中金属相含量的计算式,确定了实现金属相全包覆硬质相时的金属相体积分数为φ∈[3.5%,13%]。对金属相与硬质相间的物理相容性研究表明,硬质相颗粒越小,容许的硬质相与金属相热膨胀系数差越大。研究了TiB2基复相陶瓷刀具材料液相烧结时的致密化机理。烧结初期的致密化机理主要是增强相在液相中的溶解、气孔收缩、颗粒重排,在烧结初期气孔逐步形成球形。研究了TiB2基复相陶瓷刀具材料在烧结中后期致密化过程中相对密度与烧结工艺参数之间的关系,结果表明,随晶粒尺寸(b)、液相厚度(λl)、保温时间(t)和液相密度(pL)的增大,材料的相对密度不断增加；而随液相动力粘度(μ)和坯体高度(h)的增大,材料的相对密度不断减小；其中烧结压力(P)和烧结温度(T)对材料相对密度的影响不大。对烧结温度、保温时间、金属相含量和硬质相含量进行了优化。研究了金属相和硬质相含量对TiB2复相陶瓷刀具材料力学性能的影响,确定了制备TTW7、BW3和TWTN3刀具的工艺方案。研制成功了TiB2-25wt.%TiC-WC(TTW7)复相陶瓷刀具材料,其中TiB2-25wt.%TiC复合粉的含量为72wt.%,WC的含量为20wt.%,Ni的含量为8wt.%。在1650℃下烧结复相陶瓷材料时,基体和WC具有良好的化学相容性。随着WC含量的增加,微观组织中的粗大晶粒和气孔逐渐减少,TiB2复相陶瓷刀具材料的抗弯强度、断裂韧度、硬度逐渐增大；但是当WC含量超过20wt.%时,刀具材料的力学性能降低。当WC含量为20wt.%时,材料的抗弯强度为955.7MPa,断裂韧度为7.5MPa·m1/2,硬度为23.5GPa。研制成功了TiB2-WC(BW3)复相陶瓷刀具材料,其中TiB2的含量为72wt.%,WC的含量为20wt.%,(Ni, Mo)的含量为8wt.%。在1650℃下烧结复相陶瓷材料时,TiB2和WC具有良好的化学相容性。金属相为Co的复相陶瓷刀具材料中的气孔、粗大晶粒明显多于金属相为Ni、(Ni, Mo)的复相陶瓷刀具材料,且前者的力学性能低于后两者。金属相为(Ni, Mo)的复相陶瓷刀具材料的缺陷最少,力学性能最好,其抗弯强度为1307.0MPa,断裂韧度为8.2MPa·m1/2,硬度为22.7GPa。研制成功了TiB2-TiC-WC(TWTN3)复相陶瓷刀具材料,其中TiB2的含量为42wt.%,WC的含量为20wt.%,Ni的含量为8wt.%,TiC的含量为30wt.%。在1650-C下烧结复相陶瓷刀具材料时,TiB2、WC和TiC具有良好的化学相容性。对微观组织的研究表明,当TiC含量为10wt.%时,复相陶瓷刀具材料中存在许多气孔和粗大晶粒；随TiC含量的增加,气孔及粗大晶粒逐渐减少；当TiC含量为30wt.%时,TWTN3及TWTNM3复相陶瓷刀具材料微观组织中的缺陷逐渐消失。材料的抗弯强度为996.6MPa,断裂韧度为7.6MPa.m1/2,硬度为23.6GPa。研究了刀具材料TTW7、BW3和TWTN3的增韧机理。结果表明,金属相均以环状兼颗粒状分布在硬质相形成的晶界上,具有弥散强化作用,其增韧机理是裂纹桥联和偏转、WC晶粒拔出和固溶强化；材料的断裂模式是沿晶断裂和穿晶断裂同时存在。研究了TTW7、BW3、TWTN3和SG4刀具连续切削淬硬Crl2MoV模具钢、哈氏合金C-276和奥氏体不锈钢1Cr18Ni9Ti时的切削性能及刀具失效机理。结果表明,干切削淬硬Cr12MoV模具钢和哈氏合金C-276时,加工表面会发生粘屑现象；加入冷却液后粘屑现象消逝。干切削奥氏体不锈钢1Cr18Ni9Ti时,当切削速度选择合适时,加工表面质量良好。四种刀具在湿切削状态下,以切削速度为60m/min、进给量为0.1mm/r、切削深度为0.3mm连续切削淬硬Cr12MoV模具钢时,刀具的抗磨损能力由强到弱的顺序为B W3>SG4>TTW7>TWTN3;刀具的主要失效形式是后刀面沟槽磨损、刀尖破损、主切削刃微崩、前刀面剥落,其主要磨损机理是磨粒磨损及粘着磨损。四种刀具在湿切削状态下,以切削速度为60m/min、进给量为0.1mm/r、切削深度为0.2mm连续切削哈氏合金C-276时,刀具的抗磨损能力由强到弱的顺序为B W3>SG4>TTW7>TWTN3;刀具的主要磨损形式是后刀面沟槽磨损、刀尖破损、主切削刃微崩,其主要磨损机理是磨粒磨损和粘着磨损。四种刀具在干切削状态下,以切削速度为80m/min、进给量为0.1mm/r、切削深度为0.1mm连续切削奥氏体不锈钢1Cr18Ni9Ti时,刀具的抗磨损能力由强到弱的顺序为TTW7>SG4>TWTN3>BW3;刀具的主要磨损形式是是后刀面沟槽磨损、刀尖破损、主切削刃微崩、前刀面剥落,其主要磨损机理是磨粒磨损、扩散磨损和粘着磨损。