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铁基粉末冶金零部件是粉末冶金材料中应用最多的一类，但随着现代工业和科学技术的发展，传统的铁基粉末冶金零部件越来越难以满足使用上的要求，从而对这类材料的综合性能提出了更高的要求。颗粒增强金属基复合材料兼有金属材料良好的热稳定性、延展性和陶瓷颗粒的耐磨损、抗高温氧化等特点。因此，为了制得具有良好综合力学性能的铁基粉末冶金材料，本文通过向混合粉末Fe-2Cu-2Ni-1Mo-1C（wt%）中添加一定含量的WC颗粒，研究铁基粉末冶金材料的制备工艺、微观组织以及力学性能。首先通过球磨法制备出合金粉末Fe-2Cu-2Ni-1Mo-1C-xWC (x=0,5,10,15,20)，然后通过SEM、XRD和DSC等表征方法对球磨合金粉末的形貌、相组成和热特性等方面进行了分析。研究表明：WC颗粒加强了粉末在球磨过程中的研磨和破碎作用，经过40h球磨，粉末晶粒变得细小，部分合金元素之间发生了相互扩散，Cu、Mo和C等合金元素固溶于α-Fe晶格中形成了过饱和固溶体。球磨粉末在680~770oC之间存在固态相变的过程。通过放电等离子烧结球磨粉末，讨论了烧结粉末的致密化过程，研究了升温速率、烧结温度和WC颗粒含量对烧结态合金的显微组织和力学性能的影响。结果显示：升温速率越高或WC颗粒含量越大，烧结曲线中位移收缩率的变化越明显，均有利于致密化的进行，烧结态合金主要由铁素体、珠光体、奥氏体和粗大的WC颗粒组成。当烧结温度从750oC升到1000oC时，合金的密度呈现先增后减的变化趋势；当烧结温度为850oC时，随着WC颗粒含量的增加，合金的密度显著升高，硬度与抗弯强度则降低，合金的摩擦稳定性变差。合金的断裂形式为韧窝断裂和解理断裂，磨损机理为磨粒磨损和粘着磨损。为了进一步提高合金的综合性能，选择具有较好性能的Fe-2Cu-2Ni-1Mo-1C-15WC合金进行淬火+不同温度回火热处理，研究回火温度对合金显微组织和力学性能的影响。结果表明：低温回火（180oC）的合金组织中存在回火马氏体，主要由珠光体、残余奥氏体、回火马氏体和WC颗粒组成，与未热处理合金相比，低温回火合金的硬度和抗弯强度更高，平均摩擦系数和磨损量则更低，摩擦稳定性能明显提高。随着回火温度的升高，合金的组织由珠光体、残余奥氏体和WC颗粒组成，硬度呈单调下降的趋势，而抗弯强度呈现先减后增的变化趋势，摩擦系数和磨损量则在增大。综合以上分析，本文得出的最佳工艺参数为：烧结温度850oC、升温速度100oC/min、WC颗粒含量15%、回火温度180oC，对应合金具有较好的综合力学性能，其密度、相对密度、硬度、抗弯强度、平均摩擦系数和磨损量分别为8.46g/cm3、99.56%、61.1HRC、1817MPa、0.3145和0.1mg。