为满足生产生活各领域中难加工材料的机械加工要求,刀具应该具有高速切削难加工材料的能力。金属陶瓷刀具兼具传统陶瓷刀具硬度高、耐高温和硬质合金刀具强度好的优点,在高速切削难加工材料时能够保持良好的切削能力,成为今后重点研发的刀具材料。但刀具材料研发目前仍采用试验法,存在成本高、费时费力等缺点。此外,试验中是以刀具磨损作为评价刀具切削性能最直观的标准,因此本课题结合仿真技术和刀具磨损相关理论进行刀具磨损预测,揭示刀具材料组分及其体积分数对磨损的影响规律,从而指导金属陶瓷刀具材料的设计,减少刀具的研发时间和成本,提高刀具的研发效率。研究了高速切削过程中刀-屑间的热-力耦合作用关系。分析了高速切削时06Cr19Ni10不锈钢材料的变形失效特点,选取了合理的本构模型、损伤模型、失效准则及摩擦模型。以Ti（C7,N3）/Ti B2/WC金属陶瓷刀具为研究对象,分析了刀-屑接触面间的传热、受力关系,使用刀具前刀面平均温度计算方法,提出了切削仿真中刀-屑接触面摩擦热分配系数求解方法。考虑上述切削过程热、力相互作用关系的影响因素,建立了06Cr19Ni10不锈钢切削过程的热-力耦合模型。提出了微观尺度下的金属陶瓷刀具磨损预测方法。建立考虑组分及其体积分数的刀具材料微观结构模型,通过子程序对材料属性进行赋值;结合金属陶瓷刀具微观结构模型和切削过程的热-力耦合模型,对不同组分的刀具进行切削过程有限元仿真;根据刀具磨损模型编译了刀具磨损子程序,将切削仿真中获取的刀具温度、接触应力和滑动速度输入刀具磨损子程序中,得到刀具模型各节点的磨损率,由节点位移法生成刀具磨损形貌;通过对比不同组分的刀具磨损形貌变化情况,发现当Ti B2占比为20%、WC占比为15%时,Ti（C7,N3）/Ti B2/WC刀具的磨损变化最小,并分析了刀具材料组分及其体积分数对切削过程中峰值温度、切削力和接触应力变化的影响情况,揭示了刀具材料组分及其体积分数对刀具磨损演变的影响规律。基于磨损预测结果确定刀具材料的最优组分。采用等离子烧结工艺制备Ti（C7,N3）/Ti B2/WC刀具材料,并对刀具材料的烧结工艺参数进行了优化,最佳烧结温度和保温时间分别为1550℃、30 min。对研制的刀具材料进行力学性能测试,其抗弯强度为1096.45 Mpa,硬度为18.9 Gpa,断裂韧性为9.85 Mpa·m1/2。通过06Cr19Ni10不锈钢切削实验研究了制备的刀具的切削性能,并与商用金属陶瓷刀具SNMN120708进行对比。结果表明,两刀具最佳切削速度为150 m/min,当切削速度为100 m/min和150 m/min时,制备的刀具切削距离大于SNMN120708;当切削速度为200 m/min和250 m/min时,SNMN120708刀具的切削距离较大。Ti（C7,N3）/Ti B2/WC和SNMN120708刀具主要的磨损机理为粘结磨损,未发现磨粒磨损的痕迹。