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陶瓷刀具具有硬度高、熔点高、热稳定性好、耐磨性好等许多优点,但其脆性大的缺点限制其应用范围,因此陶瓷刀具的增韧是研究陶瓷刀具的重点。本课题将叠层的思想引入陶瓷刀具的开发研制中,成功的制备出叠层复合陶瓷刀具,并对其物理机械性能、微观组织结构和切削性能进行了研究。建立了叠层复合陶瓷刀具材料的残余应力分析模型,分析了叠层复合陶瓷刀具材料的残余应力及其分布规律。得出了层数和层厚比对叠层复合陶瓷刀具材料残余应力的影响规律。结果表明:叠层复合陶瓷刀具材料在烧结过程中,表层形成了残余压应力;表层残余压应力值随层厚比和层数的增加而增大,A3-8叠层复合陶瓷材料表层残余压应力值达-287 MPa。靠近热压试样中心处形成较为均匀的残余压应力区,且该应力区随层厚比和层数的增加而扩大。利用热压烧结工艺制备出不同层数和层厚比的叠层复合陶瓷刀具试样材料,对叠层复合陶瓷刀具材料的物理力学性能进行测试,并进行微观结构分析。结果表明:叠层复合陶瓷材料表面的断裂韧性、硬度值随层数和层厚比的增加而增大,七层结构叠层复合陶瓷材料表面的断裂韧性达10.05 MPa.m1/2,硬度达22 GPa。在不产生开裂的条件下,表层材料越薄,整体的力学性能越好。残余应力的存在使侧面压痕裂纹沿平行叠层方向与垂直叠层方向呈不同的扩展规律。对叠层复合陶瓷刀具进行切削45#淬火钢件与QT420-10球墨铸铁的切削性能进行研究,并与表层单体刀具的切削性能进行对比,分析叠层复合陶瓷刀具磨损性能。结果表明:表层残余压应力的存在有利于叠层复合陶瓷刀具耐磨性能的提高。切削45#钢与QT420-10球墨铸铁时,叠层复合陶瓷刀具的耐磨性能均好于表层材料单体刀具。五层结构陶瓷刀具在较高的速度下切削铸铁时表现出较好的耐磨性能。