在传统切削加工技术中,通常采用切削液来降低加工过程中的摩擦磨损。尽管切削液可以达到润滑和冷却的目的,但其在存储、使用及废弃的过程中会造成环境污染等问题。因此,制造业的研究热点趋向于绿色制造技术,实现绿色制造的关键技术是干切削加工技术。但干切削时刀具快速失效仍然是制约切削加工技术发展的一个重要因素,为解决这一问题,国内外众多学者不断寻求开发新型刀具材料、优化刀具结构和研究润滑冷却工艺等。其中,纳米复合自润滑陶瓷刀具材料已被证实是干切削条件下提高刀具使用寿命的有效方法之一。本文针对现有的添加微米固体润滑剂的自润滑陶瓷刀具材料不能兼顾力学性能及耐磨性能的问题,提出通过添加纳米固体润滑剂设计自润滑陶瓷刀具,在实现自润滑特性的同时,满足陶瓷刀具对力学性能的要求。本文在亚微米A1203基体中添加微米TiB2作为增强相,以纳米CaF2作为固体润滑剂,通过调整纳米复合陶瓷刀具材料中基体与增强相的体积比以及固体润滑剂的体积含量,优化烧结工艺参数,最终成功制备出综合性能良好的Al2O3/TiB2/CaF2纳米复合陶瓷刀具材料,并对其力学性能、微观结构进行了研究。主要工作包括：(1)选择TiB2作为复合陶瓷刀具材料的增韧相,是基于其高硬度、高熔点、高弹性模量、耐腐蚀性强、良好的导热性和热膨胀系数小等优良的特性。选择纳米CaF2作为固体润滑剂,是基于纳米颗粒对复合材料的韧性具有强化作用,避免出现由于普通固体润滑剂在强度和硬度方面的薄弱导致复合材料整体性能下降的现象。最终通过添加微米TiB2和纳米CaF2实现对基体材料的增韧补强和实现自润滑的特性。(2)深入研究了化学反应合成沉淀粉体方法,确定以硝酸钙和氟化铵为原料,蒸馏水与无水乙醇的复合溶液为溶剂,聚乙二醇(分子量为6000)作为分散剂,用直接沉淀法制备出了平均粒径为20nm,且单分散性良好的纳米级CaF2。(3)通过原料组分优化和多组试验验证,最终确定了制备纳米CaF2自润滑陶瓷材料的相关参数为,A1203、TiB2体积比确定为7：3,CaF2的体积含量为10%；烧结工艺参数：烧结温度为1550℃,保温时间为20mmin,烧结压力为30MPa。(4)将烧结制备出的Al2O3/TiB2/CaF2自润滑陶瓷材料制成试样,经测试,刀具材料的硬度、抗弯强度和断裂韧性分别为16.5GPa、685MPa、3.6 MPa.m1/2。用扫描电镜观察Al2O3/TiB2/CaF2自润滑陶瓷材料断口形貌和表面形貌,结果表明,当纳米CaF2的体积含量为10%时,刀具材料各相颗粒分布相对比较均匀,内部气孔较少,其致密性良好。分析X射线衍射图,结果表明,在热压烧结过程中,Al2O3、TiB2、CaF2三种物质之间没有发生化学反应。(5)用销盘配副式对Al2O3/TiB2、Al2O3/TiB2/5%CaF2、Al2O3/TiB2/10%CaF2进行摩擦磨损试验,结果表明,Al2O3/TiB2的磨损形式为典型的磨粒磨损,其摩擦系数较大；Al2O3/TiB2/5%CaF2的磨损表面开始形成大小不一的润滑膜,添加纳米CaF2的复合陶瓷材料改变了摩擦磨损形式,使摩擦系数进一步降低；Al2O3/TiB2/10%CaF2自润滑陶瓷材料形成了较完整的润滑膜,满足刀具实现自润滑的特性。