适读人群 ：从事硬质刀具材料研制与生产的技术人员，无机非金属材料工程、粉末冶金工程、机械制造工程等相关专业的在校师生。
1）本书系统地介绍了石墨烯梯度纳米复合硬质刀具材料的研究现状、设计原则与方法、制备工艺与性能评价，重点突出了硬质刀具材料强韧化设计与实践。
2）本书对于丰富刀具设计理论、提高切削加工效率及加工质量具有重要的理论和实际意义。
3）本书适合从事硬质刀具材料研制与生产的技术人员使用，也可供无机非金属材料工程、粉末冶金工程、机械制造工程等相关专业的在校师生参考。

本书系统地介绍了石墨烯梯度纳米复合硬质刀具材料的研究现状、设计原则与方法、制备工艺与性能评价，重点突出了硬质刀具材料强韧化设计与实践。本书的主要内容包括绪论、先进硬质复合刀具材料高致密高强韧设计、石墨烯/陶瓷黏结相梯度纳米复合硬质合金刀具材料、热压烧结石墨烯-碳化硅晶须/陶瓷黏结相硬质合金刀具材料、放电等离子烧结石墨烯-碳化硅晶须/无黏结相硬质合金刀具材料、多维强韧化无黏结相梯度纳米复合硬质合金刀具材料、多维强韧化超细晶高熵碳化物陶瓷刀具材料。本书对于丰富刀具设计理论、提高切削加工效率及加工质量具有重要的理论和实际意义。

序
前言
第1章绪论1
1.1硬质合金刀具材料替Co黏结相研究概述2
1.2硬质合金刀具材料金属替Co黏结相3
1.2.1Fe黏结相硬质合金刀具材料3
1.2.2Ni黏结相硬质合金刀具材料9
1.2.3其他金属替Co黏结相11
1.3硬质合金刀具材料金属间化合物替Co黏结相11
1.3.1铁铝化合物黏结相硬质合金刀具材料11
1.3.2镍铝化合物黏结相硬质合金刀具材料13
1.3.3其他铝基化合物黏结相硬质合金刀具材料14
1.4硬质合金刀具材料高熵合金替Co黏结相14
1.5硬质合金刀具材料陶瓷替Co黏结相15
1.5.1陶瓷替Co黏结相硬质合金刀具材料概述15
1.5.2陶瓷替Co黏结相硬质合金刀具材料强韧化16
1.6功能梯度刀具材料18
1.6.1功能梯度硬质合金刀具材料18
1.6.2功能梯度金属陶瓷刀具材料20
1.6.3功能梯度陶瓷刀具材料20
1.6.4功能梯度材料热-力学性能21
参考文献22
第2章先进硬质复合刀具材料高致密高强韧设计35
2.1引言35
2.2先进硬质复合刀具材料致密化设计37
2.2.1致密化概述37
2.2.2陶瓷黏结相设计40
2.2.3纳米复合（精细复合）设计41
2.2.4烧结工艺设计43
2.3先进硬质复合刀具材料强韧化设计45
2.3.1强韧化概述45
2.3.2组分强韧化47
2.3.3结构强韧化50
2.4石墨烯硬质复合刀具材料结构建模与力学性能预报53
2.4.1结构建模54
2.4.2裂纹扩展模拟60
2.4.3力学性能预报63
2.4.4基于微观结构建模进行力学性能预报的局限性72
2.5本章小结72
参考文献73
第3章石墨烯/陶瓷黏结相梯度纳米复合硬质合金刀具材料78
3.1引言78
3.2纳米复合刀具材料78
3.2.1纳米材料78
3.2.2陶瓷基纳米复合材料80
3.3石墨烯复合材料81
3.3.1石墨烯/陶瓷复合材料81
3.3.2石墨烯/硬质合金复合材料82
3.4复合粉体制备及烧结工艺82
3.4.1石墨烯的分散83
3.4.2石墨烯复合刀具材料粉体制备87
3.4.3物理化学相容性分析88
3.4.4梯度设计与烧结工艺89
3.4.5显微组织观察、物相分析与性能测试方法90
3.5纳米陶瓷替Co黏结相91
3.5.1物相组成与显微组织91
3.5.2力学性能与强韧化机理95
3.6石墨烯/WC-Al2O3-ZrO2梯度纳米复合硬质刀具材料98
3.6.1烧结工艺优化及致密化机理98
3.6.2多层次跨尺度结构101
3.6.3硬度与断裂韧度103
3.7宏微纳多级强韧化机理104
3.7.1一级宏观强韧化——梯度结构强韧化105
3.7.2二级微观强韧化——石墨烯强韧化108
3.7.3三级纳观强韧化——多元纳米颗粒强韧化114
3.8本章小结118
参考文献119第4章热压烧结石墨烯-碳化硅晶须/陶瓷黏结相硬质合金刀具材料123
4.1引言123
4.2复合粉体制备及烧结工艺123
4.3相组成和显微组织分析125
4.4致密化128
4.5力学性能129
4.6强韧化机理130
4.7本章小结132
参考文献133
第5章放电等离子烧结石墨烯-碳化硅晶须/无黏结相硬质合金刀具材料134
5.1引言134
5.2复合粉体制备及烧结工艺134
5.3相组成和显微组织分析136
5.4力学性能和强韧化机理140
5.5摩擦性能研究142
5.5.1摩擦系数143
5.5.2磨损率144
5.5.3磨损形貌144
5.6本章小结145
参考文献146
第6章多维强韧化无黏结相梯度纳米复合硬质合金刀具材料147
6.1引言147
6.2石墨烯-碳纳米管/复合材料148
6.3复合粉体制备及烧结工艺149
6.3.1复合粉体制备149
6.3.2梯度设计与烧结工艺150
6.3.3显微组织观察、物相分析与性能测试方法152
6.4刀具材料梯度结构优化152
6.4.1层数优化152
6.4.2层厚比优化153
6.5物相分析和显微结构154
6.6硬度与断裂韧度158
6.7强韧化机理159
6.8本章小结162
参考文献162
第7章多维强韧化超细晶高熵碳化物陶瓷刀具材料166
7.1引言166
7.2高熵碳化物陶瓷167
7.3低维碳纳米强韧相/(Hf0.2Zr0.2Ta0.2Ti0.2W0.2)C高熵陶瓷168
7.3.1复合粉体制备及烧结工艺168
7.3.2物相分析和显微结构170
7.3.3力学性能176
7.3.4强韧化机理178
7.4石墨烯-碳纳米管/(Hf0.2Zr0.2Ta0.2Ti0.2Nb0.2)C高熵陶瓷181
7.4.1复合粉体制备及烧结工艺181
7.4.2物相分析和显微结构182
7.4.3力学性能及强韧化机理185
7.4.4摩擦学性能及减摩抗磨机理188
7.5本章小结191
参考文献191

纵观人类发展史，生产生活中的主导元素都曾经被用来命名人类发展的时代，例如石器时代、青铜时代、铁器时代、钢铁时代等。当今社会制造生产工具的主导元素是钨，从某种意义上说，当今社会正处于钨时代，或者说是硬质合金时代。硬质刀具材料主要包括硬质合金、结构陶瓷、金属陶瓷、超硬刀具材料等，其中硬质合金占据切削加工的主导地位。然而，传统WC-Co硬质合金刀具的组织结构均质性、力学性能矛盾性（硬度与韧性、耐磨性与强度）及高温性能表现不足，决定了其难以适应高速切削过程的非均匀热-力-化学多场耦合与交互作用。此外，W和Co均属国家稀缺战略资源，其价格持续上升，如何节约W资源和Co资源已成为我国乃至全球不可回避的一个重大课题，发展新型硬质刀具材料可推动硬质刀具材料的研究从工艺到理论、从性能到应用都提高到一个崭新的阶段。
本书系统地介绍了石墨烯梯度纳米复合硬质刀具材料的研究现状、设计原则与方法、制备工艺与性能评价，重点突出了硬质刀具材料强韧化设计与实践。本书的主要内容有硬质合金刀具材料替Co黏结相设计、纳米复合硬质刀具材料、梯度复合硬质刀具材料、梯度纳米复合硬质刀具材料、石墨烯强韧化硬质刀具材料、碳化硅纳米线强韧化硬质刀具材料、多维强韧化硬质刀具材料、高熵硬质刀具材料等。本书对于丰富刀具设计理论、提高切削加工效率及加工质量，具有重要的理论意义和实际意义。
本书的出版得到了国家自然科学基金项目（52005396）及山东大学齐鲁青年学者项目的资助。在课题研究和书稿撰写过程中得到了燕山大学黄传真教授，山东大学邓建新教授、翟鹏教授、周咏辉副教授，西安交通大学皇志富教授、邢建东教授、高义民教授等的热情指导和帮助，在此表示衷心感谢。我的研究生赵文龙参与了本书第2章中石墨烯硬质复合刀具材料结构建模与力学性能预报的相关研究工作。在编写中，作者参考了国内外一些专著与文献，特向作者致谢，并向在本书编写、出版过程中给予帮助和支持的同志们表示谢意。
由于作者理论和实践水平有限，书中难免存在不妥之处，敬请读者给予批评指正。

孙加林