以蔗糖(碳的前驱体)和钛铁粉为原料，采用优化的前驱体碳化复合技术制备了Fe-Ti-C系反应热喷涂复合粉末；通过研究Fe-Ti-C复合粉末的反应等离子喷涂行为，建立了Fe-Ti-C系反应等离子喷涂模型，揭示了TiC/Fe复合涂层组织结构的形成机理；在此基础上，通过研究Fe-Ti-C复合粉末的成分参数(C/Ti原子比、Fe含量、C的添加方式)、结构参量(原料一次粒度、喷涂团粒粒度)和喷涂工艺对涂层组织结构的影响，对Fe-Ti-C系反应等离子喷涂进行了体系设计和工艺优化。主要研究结果如下：　　 研究喷涂团粒温度与飞行距离的关系发现：Fe-Ti-C系复合粉末等离子喷涂过程中，TiC的合成伴随着强烈的放热现象，放热使喷涂团粒升温速率和最高温度显著提高(＞3000℃)、喷涂团粒完全液化；在降温阶段，随团粒温度降低，TiC快速析出，析出放热导致喷涂团粒还出现二次升降温现象。该反应放热行为有利于提高喷涂团粒撞击基体前的温度，获得低孔隙率、高结合强度的涂层。　　 Fe-Ti-C系反应等离子喷涂团粒中TiC相的形成与迁移行为：TiC相在液化团粒(球)中最初呈颗粒状均匀析出，但随飞行距离增大，TiC颗粒向团粒(球)表层聚集，形成TiC壳体包裹着分布有颗粒状TiC的液态粘结相(Fe液)的“卵球”结构；飞行距离继续增大，团粒(球)表层TiC壳体逐渐增厚，中心区域颗粒状TiC逐渐减少，最终形成TiC壳体包裹着Fe液的“卵球”结构。液化团粒(球)内外温差引起的热驱动流是形成卵形结构的主要原因。　　 反应等离子喷涂TiC/Fe复合涂层形成机理：Fe-Ti-C系反应等离子喷涂TiC/Fe复合涂层主要由复合强化片层和TiC聚集片层组成，分别由“卵球”中心区域和壳体形成。喷涂过程中“卵球”与基体撞击变形时，内部均匀细小的TiC颗粒被快速凝固的Fe相捕获，TiC颗粒包裹于Fe晶粒中形成内晶型复合强化片层；“卵球”表层聚集的TiC沉积在涂层中形成TiC聚集片层。　　 Fe-Ti-C复合粉末中C/Ti原子比在0.7～1.2之间、Fe含量在30～70 wt.％之间时，通过反应等离子喷涂可以获得纯净的TiC+Fe两相涂层；在复合粉末中添加石墨可以简化粉末制备工艺，对反应等离子喷涂涂层组织结构的影响不大；当原料钛铁粉一次平均粒度为7μm、复合粉末粒度为-150～+350目时，TiC/Fe复合涂层具有良好的组织结构。　　 喷涂距离、喷涂功率和主气流量对反应等离子喷涂TiC/Fe复合涂层的组织结构均有影响，其中喷涂距离的影响尤为显著。喷涂距离过小，复合粉末反应不充分；喷涂距离过大，涂层中TiC聚集片层增多。最佳喷涂距离与复合粉末的成分和结构有关，对于53％(Ti+C)-Fe复合粉末(其中钛铁粉一次粒度为7μm)，最佳喷涂距离为90-100mm。