Ti(C，N)基金属陶瓷是二十世纪七十年代出现的一种新型刀具材料。由于其具有密度低、硬度和红硬性高于硬质合金、化学稳定性和抗氧化性好、对钢的摩擦系数小、热膨胀系数高于硬质合金等性能特点，再加上其不含或少含资源有限、价格昂贵的WC、Co物质，应用于工业生产有利于提高工效、降低成本，因而国内外对Ti(C，N)基金属陶瓷进行了大量的研究，同时其作为新型的刀具材料在金属切削领域内也得到了广泛地应用。但该类刀具材料表现出来的问题是强韧性不足，因此如何提高Ti(C，N)基金属陶瓷的强韧性就成为材料和切削加工工作者所关注的问题。 本文正是围绕着该问题而开展研究的，作者采用纳米技术研制出了纳米TiN改性的TiC基金属陶瓷刀具材料；然后对所研制出的纳米改性金属陶瓷刀具的切削性能进行了研究，并对造成其磨损的原因及该刀具材料磨损的规律进行了分析；最后采用有限元的方法对二维金属切削过程进行了数值模拟，并据此得出所研制刀具材料体内的受力状况，优化出刀具的最佳几何参数。 本论文的主要内容和创新点如下： 在第一章里首先综述了金属陶瓷刀具材料的发展和研究概况，对其材料特性、组织和性能特性、制备工艺和其在工业上的应用进行了分析；介绍了纳米技术及纳米材料所固有的特性，重点对在常规材料中通过添加纳米粉末使材料性能改善(纳米改性技术)的原理和研究状况进行了阐述；随后介绍了有限元技术在金属切削研究中的应用及最新进展。最后对本论文的来源、研究目的及主要研究内容进行了说明。 第二章为制备性能优异的纳米改性Ti(C，N)基金属陶瓷刀具材料，就纳米粉体合适的分散手段及其合适的分散介质进行了研究，并对纳米改性Ti(C，N)基金属陶瓷刀具材料的制备工艺进行了探讨和制订，以充分发挥纳米粉体的改性效果。利用研究得到的分散手段和制备工艺，研究了纳米TiN改性的与纳米—微米TiN复合改性的两种添加方式下TiC基金属陶瓷刀具材料的性能，发现两种改性方式对其力学性能均有一定的改善，并通过实验得出合适的纳米添加量；同时对纳米颗粒添加所引起刀具材料韧性提高的机制进行了分析。本章最后用优化出的分散工艺及纳米添加量制备出纳米改性Ti(c，N)基金属陶瓷刀具材料，对其力学性能进行测试和分析。 第三章用所制备的纳米改性金属陶瓷刀具进行了实际的切削试验，并参考国内外相关的文献报道，对其与加工对象的合理匹配问题以及其切削加工时的磨损等问题进行全面的阐述。通过切削试验表明:所研制的纳米改性金属陶瓷刀具在加工塑性材料时，表现出较优异的切削性能:但在切削铸铁类脆性材料时，优势不明显。在本章还通过切削实验得出纳米改性金属陶瓷刀具在加工45钢时，切削用量二要素对该刀具使用寿命的影响规律，并对造成刀具磨损的原因进行了分析。 第四章在充分分析了金属切削过程的变形原理之后，建立了直角自由切削过程的有限元模型，并利用国际通用的大型有限元计算软件对其进行了数值模拟;并研究了数值模拟过程中所涉及到的非线性、切屑分离标准、刀具前/后刀面的摩擦等问题。为了验证所使用的数值模拟方法的计算精度，作者用应变式测力仪测出了切削过程中刀具从起始阶段到稳定阶段切削力的变化，并用快速落刀的方式得出变化不同前角时剪切角的数值;将这些实验结果与数值模拟出的结果进行比较，发现两者表现出较好的一致性。 第五章采用有限元的方法同时结合具体的切削实验.对所研制的纳米改性金属陶瓷刀具的儿何参数进行了优化。从增强刀具强曳叭角度来看，发现对纳米改性金属陶瓷刀具而言，正前角下带负倒棱的刀具刃口形式、是一个较为合理的选择。并分析了用所研制的金属陶瓷刀具进行断续切削时，最佳的刃区倒棱参数及刀具刃区的强化机理。 第六章总结了本文主要的研究结果和结论，对该刀具在实际生产应用的情况进行了说明，并对该课题以后进一步的丁二作进行了展望。