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硬质合金在耐磨涂层及耐磨零部件等方面具有极其重要的应用价值,特别是传统的钨钴类硬质合金（WC-Co）更是在应用和研究方面占据着核心地位。但是,钴是一种稀缺的战略性资源,价格昂贵。因此,选用资源丰富、廉价易得的材料制备具有优异耐磨性能的新型复合材料很有必要。近年来,东华大学在WC-Al2O3硬质复合材料的制备和力学性能研究方面做了不少工作,成效明显。在此基础上,进一步开展材料在摩擦学性能方面的研究,为材料的应用提供依据势在必行,研究工作有重要的学术价值和应用意义。本文作者采用球-盘接触式的滑动摩擦磨损试验方法,以自制的WC-Al2O3复合材料为研究对象,与传统硬质合金YG8作对比,研究了不同环境和工况条件下WC-Al2O3复合材料的摩擦磨损性能,并通过表征磨损表面形貌、磨屑形貌及相关的化学组成,深入分析了材料的磨损机理。论文研究工作如下:1、较系统地研究了WC-Al2O3复合材料（WA15）在不同试验参数下的常温摩擦磨损性能。结果表明:（1）不同载荷作用下的摩擦磨损行为及磨损机理差异显著。根据赫兹接触模型计算了不同载荷对应的接触应力,以材料发生严重磨损时的载荷为依据,明确了材料的许用应力。WA15与YG6硬质合金配副时,摩擦系数随载荷增加而增加,磨损率先保持不变然后急剧增加。特别是在30N40N之间,材料会发生由轻微磨损向严重磨损的磨损转变。磨损转变前后的磨损机理不同,磨屑形态不同。在轻微磨损阶段,磨损率极低且不随载荷变化,表面发生以微切削、微裂纹为主的磨粒磨损,磨屑为团聚状;在严重磨损阶段,磨损率急剧上升且随载荷增加明显增加,表面因疲劳作用产生了晶粒的碎裂剥落,磨屑为片状。（2）配副材料对WA15复合材料产生的摩擦磨损作用不同,为新材料在对应的工况条件下工作参数的选择提供了借鉴。Si3N4陶瓷可作为硬脆性配副材料的代表,可比拟隧道挖掘、矿山开采等工况情形。WA15与Si3N4配副时的摩擦系数明显大于与YG6配副时的摩擦系数,摩擦曲线的波动更加剧烈。但在WA15/Si3N4摩擦体系中,WA15的磨损率随载荷增加不升反降,且最大试验载荷下的磨损率要小于与YG6配副时的磨损率。依据WA15/Si3N4磨屑中的O含量比重显著增加的现象,说明Si3N4在摩擦过程中可能发生了摩擦化学反应,从而减弱了对材料WA15的磨损。（3）在相同试验条件下,通过WA15与传统硬质合金YG8的耐磨性能对比研究,为新材料代替YG8在耐磨零件方面的应用提供了依据。WA15复合材料和YG8在磨损行为上都具有强烈的载荷-时间依赖性,均出现由轻微磨损向严重磨损的转变。但是,WA15比YG8具有更高的发生严重磨损的载荷和更好的抗磨损性能。2、基于上述研究结果,考察了不同晶粒尺寸的WC-Al2O3复合材料在80N载荷下的常温摩擦磨损性能。结果表明:细化微观组织可显著改善WC-Al2O3复合材料的摩擦磨损性能。组织细化后,材料的摩擦系数、摩擦曲线的跃动幅度和磨损率均显著降低;试验中的振动和噪声也明显减弱;磨损机理由材料表面的晶粒碎裂剥落转变为微切削和微裂纹的萌生,使得材料磨损极其轻微。摩擦磨损性能改善的主要原因是材料组织细化后断裂韧性、硬度和表面质量的提高。将载荷增加至试验机允许的最大加载载荷120N,组织细化后的WC-Al2O3复合材料表面仍未发生严重磨损。说明组织细化对提高材料发生严重磨损时的载荷作用明显,使得组织细化后的WC-Al2O3复合材料在摩擦作用下可承受更大的载荷。3、研究探索了WC-Al2O3复合材料（WA15）分别在液体介质和高温环境中的摩擦磨损性能。结果表明:（1）液体介质中,WC-Al2O3复合材料在试验过程中未出现类似于干摩擦条件下的严重磨损,说明液体介质作用下,材料发生严重磨损的载荷提高了。与室温下的干摩擦相比,WC-Al2O3复合材料在两种介质中的摩擦系数和磨损率均大大降低,摩擦磨损性能得到改善。这是因为摩擦副界面间形成的润滑膜起到了承压、润滑的作用。在液体介质中,载荷和速度对摩擦磨损行为的影响不同。虽然载荷对摩擦系数的影响不明显,但是增加载荷会增加材料的磨损率,而提高速度可同时降低摩擦系数和磨损率。（2）高温环境中,镍（Ni）对提高WC-Al2O3复合材料的抗氧化磨损性能作用明显。针对已有研究发现的WC-Al2O3复合材料在高温中氧化磨损较为严重的问题,研究制备了Ni掺杂的WC-Al2O3复合材料,获得了新的材料配方和烧结工艺。在保持原有较高的力学性能前提下,降低了WC-Al2O3复合材料的烧结温度。Ni的添加可抑制WC-Al2O3复合材料在高温中的氧化行为,改善WC-Al2O3复合材料的抗氧化磨损性能。本文率先从多个角度,较系统地对WC-Al2O3复合材料的摩擦学性能进行了研究,阐明了试验参数、材料微观组织和外部环境对材料摩擦磨损行为的影响,探讨了材料磨损机理及磨损转变现象,为改善材料的摩擦磨损性能提供了多种途径,为后续研究和应用提供了依据。