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原位一体化合成技术是一种新型的制备工艺,该工艺可以在一定程度上克服目前原位两步法制备工艺中存在的问题(原材料反应转化率小于100%以及基体晶粒二次烧结异常长大)。本研究中结合原位一体化合成技术制备了原位晶须／棒晶、颗粒协同增韧陶瓷刀具材料,并初步研究了原位棒晶、颗粒协同增韧陶瓷刀具的切削性能。论文首先研究了TBN(Ti,BN)以及TBCN(Ti,BN,B4C)两个材料体系一体化制备工艺中所适合的晶须生长环境,结果表明,在原位一体化合成工艺中,晶须的生长是在一定压力作用下进行的。与传统碳热还原法相同的是,原材料的配比和添加物的引入直接影响着晶须的生长；不同的是,在原位一体化合成工艺中,适时加压对于晶须的生长是有利的,因为压力一方面使得晶须生长所需的原料接触更加紧密利于反应进行,另一方面又是晶须生长伸长的阻力。对原位一体化制备工艺中的烧结工艺进行了优化,通过研究不同烧结温度及保温时间对原位一体化制备晶须、颗粒协同增韧陶瓷刀具材料的微观组织、晶须形貌、力学性能的影响,得出1700℃下保温40min时可以获得性能优良的原位一体化TiB2晶须、颗粒协同增韧的陶瓷刀具材料。结合该工艺最终成功制备了具有较高力学性能的原位一体化TiB2棒晶、颗粒协同增韧的陶瓷刀具材料TBN5(在Ti、BN摩尔比为2：1的前提下,引入5wt%Ni),其抗弯强度达1057MPa,断裂韧度达8.82MPa·m1/2,维氏硬度达19.87GPa。复合材料抗弯强度的提高得益于棒晶与颗粒的补强作用以及较高的相对密度。利用SEM观察分析了材料的微观组织,研究了复合材料中晶须、棒晶以及颗粒的增韧补强机理以及复合材料的致密化机理。通过分析裂纹扩展路径得出了复合材料的增韧机理,裂纹在扩展过程中遇到TiB2晶须或颗粒时,将发生裂纹偏折、终止等以及晶须的桥联、拔出,并伴随着TiB2颗粒与延性颗粒的桥联、较弱晶粒的断裂等。TBN5体系采用新型的烧结工艺(高温自蔓延SHS+热压烧结+液相烧结)获得了相对密度为99.8%的复合陶瓷材料,材料的致密化阶段主要是剧烈反应阶段高温高压下的液相流动、颗粒重排与高温下液相的再次熔化填补空隙以及晶粒长大,TBCN体系中存在塑性流动机制。采用打断实验法并结合SEM、XRD等分析手段研究了原位一体化制备工艺中晶须的生长机理及生长过程。一体化晶须的生长过程异于传统晶须的生长过程,其生长机理符合晶体的扩散生长机制,而不同于传统碳热还原法中晶须的VS以及VLS机理等。对所研制的新型陶瓷刀具(TBN5)切削奥氏体不锈钢1Cr18Ni9Ti时的切削性能进行了实验研究,并与LT55和SG4对比。以材料去除量为优化目标,得到TBN5切削奥氏体不锈钢时的最佳切削参数为：切削速度40m/min,进给量0.125mm/r,切削深度0.3mm。在此切削参数下,TBN5切削性能优于LT55与SG4,这与TBN5具有较高的断裂韧度以及较高的导热系数有关。