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NiAl金属间化合物具有高熔点、低密度、高热导率和优异的抗氧化性,因此被认为是最有希望得到广泛应用的高温结构材料之一。然而,由于其室温延展性较低和高温强度较低,所以单纯采用NiAl金属间化合物作为高温结构材料使用受到了很大的限制。WC陶瓷具有高硬度、高强度、高耐磨性、低热膨胀系数以及良好的抗氧化性与耐腐蚀性,因而作为耐腐蚀、抗高温的现代工具材料得到了广泛应用。在NiAl金属间化合物中加入非反应物的WC陶瓷颗粒,可以在室温和高温下显着提高其力学性能。本文基于Ni-Al-WC三元系的热力学分析,通过热爆合成辅助加压工艺制备出不同WC含量的NiAl/WC复合材料,并且研究了其力学性能和高温性能。为了进一步改善NiAl/WC复合材料的力学性能,在NiAl/WC中加入Fe,并通过热爆合成方法制备出NiAl/WC-Fe复合材料。最后,通过激光熔覆方法在碳钢表面制备了 NiAl/WC复合材料涂层,并对涂层的微观组织结构进行了研究。本文基于热力学原理分析了绝热温度(Tad)和预热温度（T0）之间的关系,预热温度（T0）和WC含量（wt%）之间的对应关系。研究结果表明,提高Ni-Al-WC三元系的预热温度能够提高热爆反应的绝热温度(Tad),随着WC含量增加,系统的绝热温度相应降低;对于973K的预热温度,通过计算,热爆合成制备NiAl/WC复合材料时,WC含量的最大值约为34wt%。虽然,在一定条件下,绝热温度随着预热温度的升高而升高,并且当WC含量过多且绝热温度小于1912K时,适当增加预热温度可以确保反应自持。在材料制备过程中,一方面采用在不同加热速率的热爆合成方法制备出不同WC含量的NiAl/WC复合材料;另一方面采用在700℃下辅助30MPa压力的热爆合成工艺制备出NiAl/WC复合材料。对比结果表明,通过均匀升温至热爆反应制备的NiAl/WC复合材料的外观表面粗糙,存在大量的孔,最大WC含量约为20wt%。NiAl/WC复合材料的结构更致密,WC含量可达30wt%。通过热爆合成+热辅助加压制备的NiAl/WC复合材料的致密度高达92%。因此,热爆合成辅助加压工艺制备的高致密度NiAl基复合材料具有明显的技术优势。本文基于三点弯曲实验原理测试了 NiAl/WC和NiAl/WC-Fe两种复合材料的弯曲强度和断裂韧性。结果表明,由于WC陶瓷颗粒的强化作用,NiAl/WC的抗弯强度和断裂韧性随着WC含量的增加而得到显著的提高,NiAl/WC的断裂机制主要是是沿晶断裂和穿晶断裂。在加入不同成分Fe的NiAl/WC复合材料中,Fe的固溶强化作用和对位错的钉扎作用,断口形貌中出现了一定数量的韧窝,其弯曲强度和断裂韧性都明显得到改善。本文研究了 NiAl/WC复合材料在800℃下的组织和磨损行为。研究结果表明,NiAl/WC复合材料在800℃时主要表现为氧化磨损;随着WC含量的增加,NiAl/WC复合材料的摩擦系数在经过一定摩擦周期后趋于减小,因而磨损率逐渐降低。WC陶瓷颗粒的添加对高温下的磨损起到了明显的阻碍作用,从而大大改善了改善了 NiAl/WC复合材料的高温耐磨性。本文对NiAl/WC复合材料在1000℃和100小时的高温循环氧化性能和氧化机制进行了研究。结果表明,该复合材料表面主要由脊状α-Al2O3、少量针状α-Al2O3、NiO和未氧化的WC组成。NiAl/WC复合材料在氧化初始重量明显增加,基本符合抛物线的规律。研究结果还表明,随着WC含量增加,NiAl/WC复合材料的抗氧化性有所降低,这是因为WC的存在破坏了复合材料表面A1203膜的连续性,产生了裂纹和空穴。类似地,NiAl/WC-Fe复合材料随着Fe含量增加,其高温抗氧化性也降低。通过激光熔覆方法制备的NiAl/WC涂层具有均匀的组织结构,由于高能量激光束的作用,NiAl/WC涂层被重新熔化,其组织结构比NiAl/WC复合材料更致密,而且NiAl/WC涂层与碳钢基体呈现良好的冶金结合。研究结果表明,WC含量低的NiAl/WC涂层中颗粒在高温激光能量作用下转变为树枝状,但是WC含量高的涂层中颗粒由于WC的稀释作用明显,WC的形状变化很小。除了NiAl和WC之外,在添加有Fe的NiAl/WC涂层中形成了 FeAl相。经激光重熔后,白色的WC颗粒分布在FeAl相中,NiAl/WC-Fe涂层没有发现空洞和裂纹等缺陷,并且与碳钢基体形成良好的冶金结合,Fe的加入改善了 NiAl/WC涂层的组织结构。本文制备的NiAl/WC复合材料具有较高的致密度、良好的力学性能和高温耐磨性,可以作为优质高温结构材料应用于高温下的恶劣工作环境。采用热爆合成辅以热辅助加压工艺制备NiAl基复合材料的方法因工艺简单、合成产物致密度高以及成分稳定,所以具有良好的工业化应用前景。