凭借优异的机械性能,工程陶瓷在航空航天、国防及日常生活中的应用日趋广泛。由于其脆性大、硬度高、耐高温和导热性差等特点,使得多数陶瓷材料的加工难度很大,现有的加工方式难以保证加工效率、精度和加工质量。微波热裂切割陶瓷利用材料本身硬脆性的特点,在保证切割效率的情况下有较高的切割质量,因此本文开展了氧化锆陶瓷材料微波热裂法切割技术的研究工作。首先,根据微波与陶瓷各自的特性,对微波与陶瓷材料相互作用过程进行了研究,基于传热学、弹塑性力学、脆性材料断裂力学的相关理论分析了微波加工陶瓷材料过程中,微波能量的传递过程及微波能量诱导的热应力导致陶瓷材料产生裂纹的机理及裂纹随微波能量进一步扩展的条件。其次,基于以上理论分析,根据实际实验时的边界条件及初始条件,建立了微波热裂切割氧化锆陶瓷的热力耦合模型,仿真分析了热源模型作用下工件内温度场、应力场分布,并将仿真得到的温度场与实测温度场进行了对比,验证了仿真模型的合理性。在此基础上进一步分析微波热裂切割陶瓷过程中,吸波层宽度、微波功率、扫描速度和双面热源对于温度场及热应力变化的影响,为后续裂纹扩展的力学机制研究提供依据。最后根据脆性材料中裂纹扩展的特点,在弹塑性力学的理论框架下,基于材料连续体假设,给出了微波热裂切割陶瓷裂纹扩展条件的理想力学条件,包括裂纹开裂条件和开裂方向。通过扩展有限元方法分析仿真了不同应力场下裂纹扩展规律,得到了对微波热裂切割过程中裂纹扩展轨迹偏移的力学机制。基于以上机制提出了双面热源与预制初始裂纹相结合的加工工艺,仿真分析结果表明该加工工艺对控制裂纹扩展轨迹偏移有明显的控制效果。采用上述仿真条件进行了氧化锆陶瓷微波热裂法切割验证试验,实验证明双面热源和预制边缘裂纹可以对裂纹扩展轨迹进行良好的控制。