氧化鋯陶瓷刀具有高熔點(diǎn)、高硬度、良好的耐磨性及抗腐蝕性等優(yōu)點(diǎn)，但也具有脆性大、抗熱震性不高等缺點(diǎn)。功能陶瓷刀具由于其氧化鋯陶瓷本身組分的非均勻性，顯著提高了刀具材料的機(jī)械物理性能。通過建立功能陶瓷刀具的實(shí)際切削模型，利用有限元法（FEM）計(jì)算了在相同切削條件下，具有不同分布的氧化鋯陶瓷刀具的應(yīng)力場分布。計(jì)算結(jié)果表明，應(yīng)力場的分布及大小與梯度分布指數(shù)n有關(guān)（分布指數(shù)n是設(shè)計(jì)、制備氧化鋯陶瓷材料的基本參數(shù)，用于描述氧化鋯陶瓷材料中某一組分含量沿坐標(biāo)的變化規(guī)律，n值的大小決定梯度變化的快慢）。

　    氧化鋯陶瓷分布形式的設(shè)計(jì)

　　氧化鋯陶瓷功能材料是一種組分、結(jié)構(gòu)和機(jī)械物理性能參數(shù)都呈連續(xù)變化的非均勻性材料。從理論上講，氧化鋯陶瓷的變化具有任意性，只要這種梯度構(gòu)成形式在數(shù)學(xué)上是連續(xù)可導(dǎo)的，就能夠保證材料性質(zhì)的變化是連續(xù)的。考慮到氧化鋯陶瓷表達(dá)的簡明性和制造工藝的可行性（目前采用粉末冶金鋪層工藝制備梯度功能材料），采用了指數(shù)分布形式的氧化鋯陶瓷設(shè)計(jì)，同時(shí)考慮到氧化鋯陶瓷刀具切削時(shí)的實(shí)際情況，將梯度形式設(shè)計(jì)為對(duì)稱型的雙指數(shù)分布形式，假定梯度材料僅由A、B兩種組分構(gòu)成，其數(shù)學(xué)表達(dá)式式中　n——梯度分布指數(shù)Z——沿梯度方向的等效位置坐標(biāo)f0，f1——分別為表面層和中間層B組分體積的百分比含量由于實(shí)際制造材料時(shí)采用分層制備的熱壓燒結(jié)工藝，所以難以得到連續(xù)的梯度分布，只能采用離散的鋪層來擬合氧化鋯陶瓷刀具曲線。