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随着切削加工技术的发展及干切削越来越广泛的被应用,对刀具性能各方面的要求越来越高。干切削加工时刀具失效的主要形式有严重粘结及刀-屑间剧烈摩擦产生刀具磨损的现象,严重影响加工工件的质量和加工效率。因此,怎样有效降低刀-屑界面间摩擦,减少粘结和磨损,延长刀具寿命,具有必要意义。研究表明,在刀具表面制备微织构或沉积涂层均可改善减摩耐磨性能,有效降低摩擦系数,提高刀具切削性能,而且将两者结合会产生协同作用。另外,纳米级材料因其纳米效应具有更低的摩擦系数,将纳米涂层和微织构相结合,有望进一步改善刀具的切削性能,目前其对干切削加工过程中机理的影响尚不清楚。因此,本文基于原子沉积法（ALD）低温制备纳米Al2O3涂层微织构刀具,结合所学金属切削原理、现代加工技术和理论力学等专业知识,从探究微织构和纳米Al2O3涂层相结合对刀具干切削过程机理的影响出发,对刀具的设计制备、性能表征、切削性能和切屑形成机理等方面开展研究工作,以期为相关研究提供实验基础,改善刀具切削性能。以下为本文主要研究内容简介:（1）基于ALD技术低温制备了纳米Al2O3涂层微织构刀具,并研究了纳米Al2O3涂层对刀具性能的影响。采用MF-20-E激光打码机在YT5硬质合金刀具前刀面加工出各微织构,然后,利用ALD技术在刀具表面沉积50nm、100nm和200nm厚度的Al2O3涂层,制备出微织构刀具、纳米Al2O3涂层刀具和纳米Al2O3涂层微织构刀具。进行了刀具形貌和力学性能的表征;检测了微织构和涂层尺寸的准确性;测试了涂层对YT5刀具基体的附着力;研究了涂层对YT5刀具材料力学性能的影响,结果表明基于ALD法制备的纳米Al2O3涂层对刀具材料力学性能影响不明显。（2）研究了纳米Al2O3涂层微织构刀具的切削性能,并与YT5刀具和微织构刀具进行对比。分析了微织构形态和尺寸参数及涂层厚度参数对刀具三向切削力、刀-屑间平均摩擦系数和前刀面形貌等的影响,结果发现微织构能改善刀具切削性能;涂层能进一步提高微织构刀具的切削性能,其中100nm Al2O3涂层微织构刀具的切削性能较优,当点状微织构间距为0.15mm时切削性能最优,条状微织构方向垂直于主切削刃时对切削性能的改善效果最明显;刀具切削性能一定程度上随着切削速度的变化会发生改变。（3）研究了微织构和纳米Al2O3涂层对切屑形态的影响,并探讨了切屑形成机理。对刀具产生切屑的宏观和微观形貌差异进行了分析;揭示了微织构和纳米Al2O3涂层影响干切削过程的作用机理,结果表明微织构可收集碎屑,促进断屑和排屑,降低粘结,减少犁沟效应,微织构和纳米涂层减小了刀-屑界面间实际接触长度,协同将刀-屑界面间的摩擦由滑动转变为滑动-滚动复合的摩擦形式,有利于降低摩擦系数、摩擦力和三向切削力,使刀具磨损显著减少,刀具性能提高。