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本文针对目前TiCN基陶瓷刀具材料的抗弯强度、断裂韧度和硬度难以协同提高且国产高性能TiCN基陶瓷刀具种类较少等问题,根据陶瓷刀具材料的设计原则,采用热压烧结技术,以Ni、Co、（Ni,Co）、（Ni,Mo）为金属相、Hf C、WC、Ti B2为添加相,通过优化材料组分和烧结工艺,成功研制了“芯-壳”与颗粒弥散共存型TiCN基陶瓷刀具TiCN-Hf C（THNM）、TiCN-Hf C-WC（THNMW）、TiCN-Hf C-Ti B2（THNMT）。研究了刀具材料的微观组织和力学性能,揭示了材料的增硬增韧机理;研究了刀具材料的高温抗氧化性能,建立了刀具材料的高温氧化模型,揭示了高温氧化机理,同时建立了氧化后的理想截面模型,揭示了层间裂纹的形成机制;研究了刀具的切削性能,揭示了其失效机理。基于TiCN基复合材料的设计原则,通过创新材料组成、设计微观结构研制“芯-壳”结构和颗粒弥散共存的低金属高性能新型TiCN基陶瓷刀具。研究了Hf C含量、金属相种类、烧结温度、保温时间、WC含量、Ti B2含量对TiCN基陶瓷刀具材料力学性能和微观组织的影响。结果表明,以上因素均对材料的力学性能和微观结构有显著影响。在TiCN基陶瓷刀具材料具有较好力学性能和微观组织时的Hf C、WC、Ti B2含量分别为20wt.%、32wt.%、25wt.%,金属相为（Ni,Mo）,烧结温度为1450℃和1600℃,保温时间为30min;在此条件下,Hf C以颗粒弥散的形式分布于基体中,且形成了以TiCN为芯、以（Ti,Hf,Mo）（C,N）或（Ti,Hf,W,Mo）（C,N）为壳的“芯-壳”结构。同时,研究了“芯-壳”结构与颗粒弥散协同增硬增韧机理,其主要包括致密化增硬、化学键增硬、强晶界增硬、颗粒弥散增韧、强晶界增韧。最终成功研制了三种新型高性能TiCN基陶瓷刀具材料:THNM陶瓷刀具的硬度为22.91GPa、抗弯强度为1346.41MPa、断裂韧度为8.46MPa·m1/2;THNMW陶瓷刀具的力学性能分别为21.06GPa、1270.56MPa、9.47MPa·m1/2;THNMT刀具的力学性能分别为21.49GPa、964.05MPa、6.65MPa·m1/2。研究了THNM、THNMW、THNMT刀具材料在800、900、1000、1100℃下氧化1、2、4、7、10h的氧化行为。结果表明:在1100℃下,THNMW和THNMT刀具材料的氧化增重与氧化时间基本符合抛物线规律;而THNM刀具材料的氧化增重与氧化时间呈直线规律。在温度低于1000℃时,三种刀具按抗氧化性由强到弱的次序为THNMT、THNM、THNMW;在温度达到1100℃时,三种刀具按抗氧化性由强到弱的次序为THNMT、THNMW、THNM。同时,建立了低金属TiCN基刀具材料的高温氧化模型,将其氧化过程分为四个阶段:第一阶段,完整致密氧化层的形成,氧化以界面反应为主;第二阶段,完整致密氧化层和基体的进一步氧化,形成过渡层和外氧化层,此阶段的氧化以传质氧化为主;第三阶段,THNMT刀具材料在高温下氧化反应生成液相B2O3可填充氧化层中的部分孔洞,形成致密度较高的氧化层,氧化以传质氧化为主;而THNM和THNMW刀具材料的氧化层增厚,在外氧化层和过渡层间形成了次氧化层,氧化主要以传质氧化和界面反应为主;第四阶段,氧化层发生开裂,氧化主要以界面反应和传质氧化为主。此外,建立了试样氧化后的理想横截面模型,基于热传导和热应力公式推导了氧化层间任意点处的径向应力差、周向应力差和轴向应力差计算式,揭示了层间裂纹形成机制。研究了THNM、THNMW、THNMT、AN5陶瓷刀具连续干切削淬硬奥氏体不锈钢0Cr18Ni9、淬硬模具钢H13、淬硬轴承钢GCr15时的性能。结果表明:在180m/min、0.1mm/r、0.2mm的切削参数下连续干切削淬硬0Cr18Ni9时,刀具按耐磨性由强到弱的顺序为THNM、THNMW、AN5、THNMT;其失效形式主要为前刀面月牙洼磨损和后刀面磨损,磨损机理主要是粘着磨损、磨粒磨损和氧化磨损。在110m/min、0.1mm/r、0.15mm下连续干切削淬硬H13时,刀具按耐磨性由强到弱的顺序为AN5、THNM、THNMW、THNMT;失效形式是前后刀面的微崩落及后刀面的磨损,磨损机理主要是磨粒磨损、粘着磨损和氧化磨损。在70m/min、0.1mm/r、0.15mm下连续干切削淬硬GCr15时,刀具按耐磨性由强到弱的顺序为THNMT、AN5、THNMW、THNM;失效形式是后刀面的微崩刃、后刀面的磨损及前刀面的破损,磨损机理主要是粘着磨损和氧化磨损。