本项目选用与铁基体润湿性良好的TiC为增强相,采用粉末冶金法制备了均质及梯度TiC/Fe复合材料,采用模板浸渍-熔融浸渗法制备了双连续TiC/Fe以及双连续梯度TiC/Fe复合材料,研究了材料组分、复合形式、工艺参数等对TiC/Fe复合材料结构及性能的影响,取得以下主要成果: (1) 成功制备了均质、梯度结构、双连续结构以及双连续梯度结构TiC/Fe复合材料。 (2) 无压烧结制备的均质TiC/Fe复合材料中,15vol%TiC/Fe的致密度最高,达97.8%;20vol%TiC/Fe的硬度最高,达270HV。基体中添加羰基铁粉有助于降低烧结温度并促进致密化,添加少量硬脂酸锌可提高TiC/Fe复合材料的性能。 (3) 采用无压烧结工艺成功制备出TiC体积含量分别为5、10、15、20的TiC/Fe梯度复合材料,各梯度层间界面结合良好。 (4) 以聚氨酯海绵为模板制备了TiC多孔陶瓷增强体,在TiC原料中加入Ti粉可反应生成非化学计量比的TiCX颗粒,有利于提高增强体与铁基体的润湿性,加入少量Mo和Fe粉则可明显改善增强体的力学性能。 (5) 通过无压浸渗工艺制备了双连续TiC/Fe复合材料,TiC多孔增强体的成分对双连续TiC/Fe复合材料的性能影响显著,在增强体中添加少量Fe粉制备的双连续TiC/Fe复合材料的致密度最高,达99.8%,而添加少量Mo制备的双连续TiC/Fe复合材料的拉伸强度最大,为343 MPa,比相同增强相含量的无压烧结颗粒增强型复合材料提高了66.5%。 (6) 采用不同孔径的有机模板粘接法制备出梯度TiC多孔增强体,通过重复浸渍和烧结可有效提高增强体的性能,其抗压强度最高可达4.1MPa,在此基础上采用无压浸渗工艺制备出双连续梯度TiC/Fe复合材料。 (7) 摩擦磨损试验中,TiC/Fe复合材料的摩擦系数和磨损量随基体成分、TiC含量以及试验条件而改变,其中均质TiC/Fe复合材料的摩擦系数随TiC体积分数的增加而提高,双连续TiC/Fe复合材料的摩擦系数随增强相孔径尺寸的增加而增大,随着法向压强的变化不显著。双连续TiC/Fe复合材料耐磨性能显著优于颗粒增强型复合材料,0.5MPa压强下,增强相含量为4vol%的双连续TiC/Fe 复合材料的磨损率比相同含量的热压烧结颗粒型复合材料低43.9%,而比无压烧结颗粒型复合材料低1.95倍。