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机械化学法制备的粉末具有化学成分均匀、颗粒尺寸细小、粒度分布窄等特点,而且制备效率高、成本低、工艺过程简单,因而在超细粉末合成与制备方面具有较大的优势。本文将机械化学法应用于TiC基金属陶瓷制备领域,利用Ti-C反应高放热的特点,通过高能球磨诱发的自蔓延反应(机械诱发自蔓延反应)制备了TiC基固溶体粉末、金属陶瓷复合粉末、TiC-TiB2复合粉末以及TiC-Ni3A1陶瓷与金属间化合物复合粉末,并对采用这些合成粉末制备的TiC基金属陶瓷的显微组织与力学性能进行了研究。以Ti、Mo、W、Ta和石墨粉末为原料,采用机械诱发自蔓延反应制备了(Ti,Mo)C、(Ti,W)C和(Ti,Ta)C固溶体粉末,并以此为陶瓷相原料与Ni混合后制备了金属陶瓷。研究结果表明,高能球磨引发了Ti-C之间的自蔓延反应,Mo、W和Ta原子借助于反应热固溶于新生成TiC中,形成了(Ti,Mo)C、(Ti,W)C和(Ti,Ta)C固溶体。固溶体颗粒在烧结时发生选择性溶解和析出现象,使得固溶体金属陶瓷显微组织中出现芯／环结构,但该类芯、环之间的成分差异较小,因而固溶体金属陶瓷具有较高的断裂韧性。以Ti、W、Mo、Ta、Ni和石墨粉末为原料,采用机械诱发自蔓延反应合成了(Ti,M)C-Ni金属陶瓷复合粉末=W、Mo、Ta)。结果表明,球磨引发了Ti-C之间的自蔓延反应并使得金属颗粒熔化,冷却时少量熔体具有较快凝固速度而形成一些尺寸为1-15mm的不规则块体,大部分熔体则在凝固过程中受到磨球碰撞冲击形成超细粉末。采用上述复合粉末制备的金属陶瓷组织中无芯/环结构晶粒较多,而少数具有芯／环结构的晶粒其芯相和环形相间的成分差异较小,并且它们之间具有共格界面。陶瓷相与金属粘结相之间的界面具有较高的结合强度,它们之间存在一层微晶结构过渡层,这是金属陶瓷界面中一种比较理想的结合方式。以上界面特征都使得基于机械诱发自蔓延反应的TiC基金属陶瓷具有较高的断裂韧性,其中(Ti,W)C-Ni高达13.27MPa·m1/2,同时其硬度和抗弯强度与传统金属陶瓷相当。该类金属陶瓷的韧化机理是裂纹偏转增韧和裂纹桥连增韧。以Ti、B、Ni和石墨粉末为原料,采用机械诱发自蔓延反应制备了不同TiC/TiB2质量比的TiC-TiB2复合粉末和TiC-TiB2-Ni金属陶瓷复合粉末.结果表明,高能球磨无法点燃Ti与B之间的自蔓延反应,整个体系的自蔓延反应是基于Ti-C首先被点燃而引发的。TiC-TiB2金属陶瓷采用真空烧结工艺难以完全致密化,随着TiB2含量增加其孔隙率上升。TiC-TiB2金属陶瓷的硬度变化趋势较复杂,其中质量比TiB2/TiC=3/7时硬度最高,为16.32GPa。TiC-TiB2金属陶瓷的抗弯强度和断裂韧性随着TiB2含量增加而下降,材料的孔隙率对这两项性能的影响较大。烧结体中的孔隙主要存在于陶瓷晶粒内部,故TiC-TiB2金属陶瓷呈现出明显穿晶断裂特征。以Ti.Ni.Al和石墨粉末为原料,采用机械诱发自蔓延反应制备了不同Ni3A1含量的TiC-Ni3Al复合粉末。研究结果表明,原子比Ni/A1=3/1的Ni、Al混合粉末不能发生机械诱发自蔓延反应。球磨首先点燃Ti-C的反应,进而引发了整个体系的自蔓延反应。机械诱发自蔓延反应过程中形成球形TiC颗粒必须满足的条件有两个：(1)满足或接近TiC化学计量比；(2)体系具有能够使颗粒完成粗糙化转变的温度。随着Ni3A1含量增加,TiC-Ni3Al金属陶瓷的硬度和孔隙率下降,但抗弯强度和断裂韧性显著提高,并且显微组织中陶瓷晶粒也明显细化。以Ti和三聚氰胺为原料,采用机械化学法制备了粒度为10-20nm的Ti(C,N)固溶体粉末,其化学成分为Ti(C0.37N0.63)0.94.Ti(C,N)的合成属于机械化学中的逐步扩散反应机制。三聚氰胺在机械化学反应过程中不仅起着反应物的作用,还起着过程控制剂的作用,虽然抑制了反应的进行,但却细化了粉末颗粒,在纳米Ti(C,N)颗粒合成过程中具有重要作用。