新型陶瓷刀具的出現(xiàn)，是人類首次通過運用陶瓷材料改革機械切削加工的一場技術新的成果。早在20世紀初，德國與英國已經(jīng)開始尋求用陶瓷刀具取代傳統(tǒng)的碳素鋼刀具。陶瓷材料因其高硬度與耐高溫特性成為新一代的刀具材料，但陶瓷也由于其人所共知的脆性受到局限，于是如何克服陶瓷刀具材料的脆性，提高它的韌性，成為近百年來陶瓷刀具研究的主要課題。陶瓷的應用范圍亦日益擴大。
           工程技術界努力研制與推廣陶瓷刀具的主要原因，（一）是可以大大提高生產(chǎn)效率；（二）是由于構成高速鋼與硬質(zhì)合金的主要成分鎢資源在全球范圍內(nèi)的枯竭所決定。20世紀90年代初估計，全世界已探明的鎢資源僅夠使用50年時間。鎢是世界上最稀缺的資源，但其在切削刀具材料中的消耗卻很大，從而導致鎢礦價格不斷攀升，幾十年中上漲好多倍，這在一定程度上也促進了陶瓷刀具研制與推廣，陶瓷刀具材料的研制開發(fā)取得了令人矚目的成果。
            到目前為止，用作陶瓷刀具的材料已形成氧化鋁陶瓷，氧化鋁—金屬系陶瓷、氧化鋁—碳化物陶瓷、氧化鋁—碳化物金屬陶瓷、氧化鋁—氮化物金屬陶瓷及最新研究成功的氮化硼陶瓷，及氮化硅陶瓷刀具等材料。就世界范圍講，德國陶瓷刀具已不僅用于普通機床，且已將其作為一種高效、穩(wěn)定可靠的刀具用于數(shù)控制機床加工及自動化生產(chǎn)線；日本陶瓷刀片在產(chǎn)品種類，產(chǎn)量及質(zhì)量上均具國際先進水平；美國在氧化物—碳化物—氮化物陶瓷刀具研制開發(fā)方面一直占世界領先地位。中國陶瓷刀具開發(fā)應用也取得許多重大成果。
     1、氧化鋁陶瓷刀具：材料中采用純Al2O3等，添加物有利于加強Al2O3抗彎強度，但高溫性能有所降低，因此還是以純氧化鋁陶瓷材料為佳。
     Al2O3陶瓷的室溫硬度與高溫硬度都高于硬質(zhì)合金材料。Al2O3陶瓷室溫條件下的抗彎強度雖然較低，但隨著使用中溫度的上升，其抗彎強度卻較少降低。依據(jù)該項特性用于高速切削卻頗為合適。Al2O3陶瓷在室溫與高溫時抗壓強度都很好，尤其可以克服一般高速鋼刀具及硬質(zhì)合金切刀刃易形成的變形及塌陷缺點。此外，Al2O3陶瓷在物理熱性質(zhì)及抗氧化，抗粘結性及化學惰性方面都可以大顯身手。不過氧化鋁陶瓷刀具在切削鐵合金及鋼件時，較易產(chǎn)生粘結磨損及缺口磨損。作為使用歷史最長的刀具材料，氧化鋁陶瓷刀具最適于高速切削硬而脆的金屬材料，如冷硬鑄鐵或淬硬鋼；用于大件機械零部件切削及用于高精度零件的切削加工。氧化鋁陶瓷刀具在短，小零件，鋼件的斷續(xù)切削及Mg、Al、Ti及Be等單質(zhì)材料及其合金材料切削加工時效果較差，容易使刀具出現(xiàn)擴散磨損或發(fā)生剝落與崩刃等缺陷，是其美中不足。
     2、氧化鋁—金屬系陶瓷：為提高Al2O3陶瓷刀具韌性，材料中引入10%以下的Cr、CO、MO、W、Ti、Fe等金屬元素，由此形成Al2O3金屬陶瓷，這樣材料密度，抗彎強度強及硬度均有提高。但由于氧化鋁—————金屬陶瓷刀具抗蠕變強度低，抗氧性差，后來推廣使用情況不佳。
     3、氧化鋁—碳化物系陶瓷：系將一定比例的碳化物，如MO2C、WC、TiC、TaC、NbC和Cr3C2等加入到Al2O3陶瓷中，以改善Al2O3陶瓷刀具的性能。當TiC含量為30%時，陶瓷刀具的耐用度獲得顯著提高，而熱裂紋深度也較小，目前國際上生產(chǎn)熱壓Al2O3—TiC陶瓷刀具均采用此配方。Al2O3—TiC陶瓷的抗彎強度，而熱沖擊性等均優(yōu)于Al2O3陶瓷刀具。
     4、氧化鋁—碳化物金屬陶瓷刀具：系在Al2O3—TiC陶瓷材料中，采用MO、Ni（或CO、W）等金屬作為粘結相熱壓而成的陶瓷刀具材料。由于金屬粘結Al2O3晶粒和碳化物晶粒二者相互穿插的骨架組成，具有較高的聯(lián)接強度，因此形成較好的切削性能。這類陶瓷刀具最適用于加工淬硬鋼、合金鋼、錳鋼，冷硬鑄鐵、鑄鋼，鎳基或鉻合金，鎳基和鈷基金合等。另外還可用于非金屬材料如纖維玻璃，塑料夾層及陶瓷材料的切削加工。由于氧化鋁———碳化物金屬陶瓷抗熱震性能良好，故可適用于銑削，刨削，反復短暫切削或其它間斷切削等，亦可采用切削液進行濕式切削等。
     5、氧化鋁—氮化物金屬陶瓷：此種陶瓷刀具材料基本性能與加工范圍與Al2O3———碳化物金屬陶瓷材料相當，不過由于以氮化物取代碳化物，因此它具有更好的抗熱震性能與更適用于間新切削。但是其抗彎強度與硬度都比添加TiC的金屬陶瓷低一些，對它的研究與深度開發(fā)仍在繼續(xù)中。
     6、氮化硼陶瓷刀具：最近日本住友電氣公司開發(fā)研制出一種硬度更高的陶瓷刀具材料———粘合性立方晶氮化硼陶瓷（CBN）燒結體。該燒結材料系在壓力為7—80pa，在2300～2400℃超高溫高壓下燒結10分鐘后制成。這項技術還包括在原料制備階段，為提高CBN純度將微粉直徑磨細等獨特的軟件技術。將粒徑為0.5mm以下的微粒結合成一體，即研制出CBN含有率達到100%的燒結氮化硼陶瓷材料。
     采用氮化硼材料制成的陶瓷刀具，在對硬度甚高的鑄鐵進行切削加工時，刀具的頭端不會發(fā)生常見的受熱龜裂與缺屑。根據(jù)不同條件，與含有其它結合材料的CBN燒結體相比較，氮化硼陶瓷刀具的使用時間可延長10倍以上，成為一種可作斷續(xù)切削的材料。尤其在汽車工業(yè)加工中，hBN燒結體作為可對發(fā)動機等鑄鐵硬質(zhì)材料加工的切削材料，在機械加工方面有廣闊的用途。
     此前的燒結體由于含有顆粒結合劑，因此不能形成如CBN那樣高的硬度與熱傳導率等獨特的性質(zhì)。如CBN直接轉換技術，由于其顆粒度太粗而不適合用作高速切削工具。
     7、氮化硅陶瓷刀具：氮化硅陶瓷刀具具有低密、高強、高硬的物理性能。它的室溫硬度值已超過了最好的硬質(zhì)合金刀具的硬度，這大大提高了它的切削能力和耐磨性，可以加工高硬度的各類硬鋼和硬化鑄鐵。其抗彎強度已超過高速綱而與普通硬質(zhì)合金相當。氮化硅陶瓷刀具的斷韌性值優(yōu)于其它系列刀具達6～7mpaVm。氮化硅陶瓷刀具的抗熱性能指標高達600～800℃，明顯優(yōu)其它系列陶瓷刀具（300～400℃），其切削速度也比硬質(zhì)合金刀具高3～10倍。因此，在高強度斷續(xù)零件的加工方面，顯示出其優(yōu)越的性能。
     氮化硅陶瓷刀具包括：純氮化硅陶瓷刀具和氮化硅復合陶瓷刀具。
     ①純氮化硅陶瓷刀具，其硬度HRA91～92，抗彎強度700～900Mpa，斷裂韌性4.2～5.2MpaVm，耐熱性可達1300～1400℃，其熱膨脹系數(shù)為3.0×10-6/℃，有良好的抗氧化性能。②氮化硅復合陶瓷刀具；它是在氮化硅基體中添加Al2O3、Y2O3、TiC、TiN和MgO等成分，利用復合強化效應，冷壓燒結制成的陶瓷刀具，其性能優(yōu)于熱壓的純氮化硅陶瓷刀具。
            如在氮化硅中添加Al2O3燒結的陶瓷刀具，兼有Al2O3和SiN4的特性，其熱硬性比硬質(zhì)合金刀具和氧化鋁陶瓷刀具都高，刀尖溫度高于1000℃仍可正常高速切削，其最大優(yōu)點是提高切削速度，加大進給量，提高金屬切除率，延長刀具壽命。氮化硅陶瓷刀具特別適合于切削加工各種鑄鐵和高溫合金等，但不能加工產(chǎn)生長屑的鋼材。
            總而言之，隨著特種陶瓷材料研變與開發(fā)工作的不斷深入，陶瓷刀具在金屬切削加工業(yè)中的應用比例不斷擴展。隨著航空、航天工業(yè)的發(fā)展要求，必須滿足提高Ti合金和Ni基高溫合金等工件材料切削效率的要求，特種陶瓷刀具材料將會作出更大的貢獻。