原位自生（in situ）颗粒增强金属基复合材料是目前金属基复合材料（MMCs）领域研究的热点内容之一,它是利用热力学平衡的原理在金属基体中直接形成增强颗粒,从而解决了利用外加颗粒增强金属基体时,增强颗粒与金属基体润湿性困难,界面反应严重的问题。为了给传统的钢铁材料增添新的活力,满足现代工业发展的需要,本文根据原位自生法的原理,对TiC_p/Fe复合材料及VC_p/Fe复合材料的制备工艺及其组织性能进行研究。 本文首先从热力学的角度,分析了在铁的金属熔体中合成TiC颗粒和VC颗粒的可行性。然后,研究了保温时间以及合金元素Cu、Ni对TiC_p/Fe复合材料组织性能的影响,结果表明:保温时间越长,生成的TiC颗粒越多;Cu、Ni对复合材料的基体有固溶强化的作用。同时利用正交试验法研究了化学成分对VC_p/Fe复合材料组织性能的影响,结果表明:V和C直接影响VC颗粒的生成,并对VC_p/Fe复合材料的组织性能有重要的影响,根据综合的力学性能指标得到了最优的V、C成分组合为:V%_wt=3.5,C%_wt=1.0;对VC_p/Fe复合材料显微组织的研究发现,VC颗粒与基体的界面结合良好,无明显的界面反应层产生。 本文还研究了TiC_p/Fe复合材料及VC_p/Fe复合材料的铸造性能,结果表明:这两种复合材料的线收缩率都比普通低碳钢小,凝固时倾向于产生集中缩孔,流动性均比灰铸铁差;重熔性好,TiC、VC增强颗粒无明显的衰退现象,有很好的回收利用价值。