Al₂O₃复合陶瓷具有较高的硬度、较强的抗磨性能和耐腐蚀性能以及较好的高温稳定性能等特性,被广泛应用于陶瓷刀具材料的研发。但是其高脆性这一弱点大大地缩小了其应用范围,因此解决Al₂O₃陶瓷材料断裂韧性低这一问题成为该陶瓷材料研究的重点。已有研究表明石墨烯的添加可明显改善陶瓷材料的断裂韧性。本文针对石墨烯在Al₂O₃陶瓷材料中团聚、热压烧结后在基体材料中呈固定取向、与基体材料结合不紧密等问题,提出通过颗粒表面改性和静电自组装技术相结合制备氧化石墨烯（GO）包覆Si₃N₄复合粉体（Si₃N₄@GO）。通过热压烧结,向基体中加入不同配比的Si₃N₄@GO粉体,成功制备了力学性能较好的Al₂O₃/（Si₃N₄@GO）（ASG）复合陶瓷刀具材料和Al₂O₃/WB₂/（Si₃N₄@GO）（AWSG）复合陶瓷刀具材料。对刀具材料进行了力学性能测试和微观结构观察,并采用Al₂O₃/WB₂/（Si₃N₄@GO）复合陶瓷刀具进行了切削实验。结果表明:对于Al₂O₃/（Si₃N₄@GO）刀具材料,得出GO添加量为1vol%时,ASG性能最优:硬度18.6GPa、断裂韧性7.6MPa·m^1/2、抗弯强度626MPa。对于Al₂O₃/WB₂/（Si₃N₄@GO）刀具材料,GO添加量为0.5vol%时力学性能最优:硬度18.7GPa、断裂韧性8.2MPa·m^1/2、抗弯强度740MPa。观察材料断口处的显微结构发现还原氧化石墨烯均匀分散在Al₂O₃/WB₂基体内,同时与基体结合紧密,并在基体材料中无固定取向的趋势。在不同的切削速度、进给速度和背吃刀量的条件下进行刀具切削性能试验和工件表面粗糙度的研究。AWSG刀具切削试验结果得出:当切削速度为200m/min、背吃刀量为0.1mm和进给量为0.102mm/r时AWSG刀具切削性能最好,最大切削距离为4800m,工件表面粗糙度值保持在相对较低的水平。研究了刀具的磨损机理,AWSG刀具后刀面磨损形式主要为磨粒磨损。