随着现代工业和先进制造技术的发展，切削加工已然发挥着极其重要的作用，而刀具材料作为切削加工中的重要组成部分，有着不可忽视的地位。金属陶瓷刀具材料由于其特殊的构成，既兼顾了硬质合金刀具材料的高强度，其硬度相较于硬质合金刀具材料又有一定的提高，所以在现代切削加工中得到了广泛的应用。与此同时，学者们也研究出多种特殊的结构，如涂层，仿生叠层和梯度等结构，这些都被广泛应用于提高金属陶瓷刀具的机械性能。但是与陶瓷刀具材料相比，金属陶瓷刀具材料的硬度还有一定差距，从而限制了金属陶瓷刀具在难加工材料上的应用。因此，必须研究和开发出与现代切削加工相适应的高性能刀具。

近年来，放电等离子烧结(SPS)技术的出现，使其快速的升温速度越来越受到研究者的关注，并被认为是刀具材料出现新特性的重要因素，这也为制备高性能金属陶瓷刀具提供了新思路。

采用高频放电等离子烧结(HF-SPS)技术制备了具有梯度性能的(Ti，W)C金属陶瓷刀具材料。研究了烧结工艺对制备的金属陶瓷材料喂狗组织和力学性能的影响，并利用扫描电子显微镜(SEM)和能量色散光谱仪(EDS)分析了材料的致密化行为。实验结果表明，由于HF-SPS中的“趋肤”效应和脉冲电流放电效应的存在，通过刀具表层和内部的电流密度不同，烧结效果产生差异。一方面，表层晶粒较大，金属相集中，硬度高；而内部晶粒较小，金属相分布均匀，强韧性好，使得材料兼顾了表层较高的硬度和内部的强韧性。脉冲直流电的“趋肤”烧结效应是形成性能梯度分布的关键因素。然而，趋肤效应引起的性能梯度分布随电流强度和烧结温度的增加而减小，这是因为焦耳热效应更为显著，导致材料晶粒尺寸异常生长。

结论：

（1）由于“趋肤”烧结效应，金属陶瓷刀具材料的晶粒尺寸从表层向内部逐渐减小，电流密度的轴向分布导致了金属陶瓷材料表层和内部的温差，解释了观察到的晶粒度差异。

（2）当烧结温度为1400℃时，(Ti,W)C金属陶瓷刀具的力学性能最优。“趋肤”和放电效应影响了晶粒生长状态，使材料具有较高的表面硬度和良好的内部强韧性。

（3）刀具表层和内部的晶粒生长状态不同，使得表层金属相主要集中在相邻晶粒的三叉交界处，而内部的金属相由于晶粒细化而均匀分布在晶粒之间。