本文面向干切削加工刀具应用领域,提出将颗粒表面包覆改性的材料设计思想引入自润滑陶瓷刀具设计领域,设计制备了既具有自润滑能力又具有较好力学性能的核-壳包覆自润滑陶瓷刀具,实现了刀具材料力学性能与润滑性的统一。应用非均匀成核理论,研究了核-壳型CaF₂@Al（OH）3包覆微粒的形成机理,分析了Al（OH）3晶体在CaF₂颗粒表面稳定成核和生长的机理和条件；确定了过饱和度AC为Al（OH）3的析晶推动力,AC越大越有利于CaF₂@Al（OH）3包覆微粒的形成和生长。使用Material Studio软件模拟了CaF₂@Al（OH）3包覆微粒的形成过程,模拟结果显示A1（OH）3分子能够在CaF₂颗粒表面稳定成核,与试验结果吻合。采用非均匀成核法制备了CaF₂@Al203核-壳包覆微粒,采用XRD、IR光谱、SEM、TEM等测试方法,对最优条件下制备的核-壳包覆微粒进行了表征和分析,确定了包覆微粒的结构和形貌。试验研究了工艺参数对CaF₂@Al（OH）3包覆微粒形态和包覆率的影响,确定了最优工艺参数为pH值为7.5,A13+浓度为0.15 mol/L,温度T为75℃,氨水滴定速度为3mL/min,此时包覆微粒的包覆率最高,包覆效果最好。分别以Al₂O₃/TiC和Al₂O₃/Ti（C,N）为基体,制备了不同CaF₂@Al203含量的核-壳包覆自润滑陶瓷刀具材料。当CaF₂@Al203含量为10 vo1.%时,Al₂O₃/TiC/CaF₂@Al203刀具材料综合力学性能最好,其抗弯强度为662 MPa,断裂韧性为6.34 MPa.m1/2,硬度为16.86 GPa。与添加相应含量CaF₂的刀具材料相比,其性能分别提高19.06%,36.93%和12.25%。当CaF₂@Al203含量为10 vo1.%时,Al₂O₃/Ti（C,N）/CaF₂@Al₂O₃刀具材料综合力学性能最好,其抗弯强度为680MPa,断裂韧性为6.50 MPa-m1/2,硬度为17.29 GPa,。与相应含量添加CaF₂的刀具材料相比,以上性能分别提高12.21%,29.48%,14.50%。材料表面和断口显微结构分析表明,CaF₂@Al203核-壳结构是刀具材料力学性能改善的主要原因。添加CaF₂@Al203的核-壳包覆自润滑陶瓷刀具材料的增强机理为CaF₂@Al203核-壳结构在烧结过程中能够防止CaF₂熔融后扩散,增强刀具材料的致密化程度：能够诱发穿晶断裂,抑制Al₂O₃晶粒长大,阻止裂纹扩展,起到细化晶粒的作用,使刀具材料的力学性能和润滑性能得到统一。研究了CaF₂@Al₂O₃含量对AT-C@X系列和ATCN-C@X系列刀具材料摩擦磨损特性的影响。试验表明,刀具材料的摩擦系数随CaF₂@Al₂O₃含量增加而减小,磨损率随CaF₂@Al₂O₃含量的增加先减小后增大。研究了试验条件对AT-C@X系列和ATCN-C@X系列刀具材料摩擦磨损特性的影响。试验表明,刀具材料的摩擦系数随载荷的增大而降低,磨损率随载荷的增大而升高；摩擦系数和磨损率均随滑动速度的增大而下降。相同试验条件下,添加CaF₂@Al₂O₃的刀具材料的减摩性能与对应只添加CaF₂的自润滑陶瓷刀具材料相当,耐磨性能高于相应只添加CaF₂的自润滑陶瓷刀具材料。研究了CaF₂@Al₂O₃含量对AT-C@X系列和ATCN-C@X系列刀具切削40Cr淬火钢的切削性能的影响。研究表明,在刀具中添加CaF₂@Al₂O₃具有良好的减摩效果,可以降低切削力和切削温度,改善加工工件的表面粗糙度,但由于硬度降低,刀具后刀面磨损量略大。添加CaF₂@Al₂O₃的AT-C@X系列刀具的后刀面磨损量分别随切削速度、背吃刀量和进给量的增加而明显增加,而加工工件的表面粗糙度分别随切削速度、背吃刀量和进给量的增加而缓慢升高,说明AT-C@X系列刀具具有良好的切削性能。AT-C@10刀具的前刀面磨损包括微崩刃、月牙洼磨损以及粘结磨损,后刀面磨损包括粘着磨损、磨粒和边界磨损；ATCN-C@10刀具的前刀面也存在轻微的月牙洼磨损和粘结磨损,后刀面为磨粒磨损、粘着磨损和边界磨损。AT-C@10刀具的切屑呈连续带状,ATCN-C@10刀具加工的切屑为带状和锯齿状。ATCN-C@10刀具加工的切屑的氧化明显高于AT-C@10刀具。