金属基复合材料由于综合发挥了基体材料和添加材料的特性，使其表现出优异的综合性能，从而引起航空航天和汽车应用领域的高度重视。铝基和镁基复合材料已在这些领域得到广泛的研究和应用，而Fe-C合金基复合材料由于其熔点高，比重大，制造工艺极其复杂而研究甚少。高速线、棒材热轧生产线的预精轧段和精轧段用轧辊的工作条件十分恶劣。它不仅要求在高温高速旋转下具有足够的强度，而且要求其表面在高温、高载荷、高速滑动磨擦下具有极高的耐磨性能。再加上，在高速线、棒材热轧线上更换轧辊的昂贵的成本，探索一种低成本、在高温、高载荷、高速滑动磨擦下具有高寿命、优异综合性能的轧辊环材料替代目前生产线上使用的WC钴镍烧结硬质合金和高速钢轧辊成为人们追求的目标。 本文利用比重差，采用离心铸造技术，在自制的卧式离心铸造机上，制备了由WC_p增强的铁基梯度复合材料外部工作层和Fe-C合金芯部基体组成的复合结构辊环，并对其进行了系统全面的分析研究，取得了规律性的认识和生产线上有实用价值的成果。 论文在分析了离心力场下外加增强粒子在金属熔体中的迁移和分布规律的基础上，以碳化钨颗粒(WC_p)为增强粒子，以Fe-C合金为基体，建立了离心力场条件下，外加WC粒子在Fe-C合金熔体内运动和分布的理论模型。从理论上考察研究了外加WC_p颗粒在Fe-C合金熔体内的运动和分布。并利用光学显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)、X-ray衍射仪等多种现代化微观分析手段和万能电子拉伸试验机、高速滑动磨损试验机等先进性能试验设备，研究了梯度复合材料的组织、性能、界面结构、断裂和磨损行为及其机制。 采用离心铸造法成功地在转速600rpm～1200rpm下制备了外径164mm～292mm，内径78mm～140mm，高67mm～100mm的由WC_p／Fe-C梯度复合材料外层和Fe-C合金芯部基体组成的复合结构厚壁环试样，厚壁环试样的WC_p／Fe-C梯度复合材料外层厚度达到了20～30mm。对试样的分析研究表明，在该试验条件下，建立的外加WC_p在Fe-C合金熔体内运动和分布的理论模型与试验结果基