本文基于进一步提升高铬铸铁材料的硬度/耐磨性,以获得一种高耐磨性,低成本的耐磨材料,满足逐年来对高性能耐磨材料的应用需求,采用粉末冶金法以高铬铸铁为基体成功制备了全致密化的烧结态纳米级TiCp增强亚共晶15Cr系高铬铸铁复合材料。作者首先在亚共晶15Cr系高铬铸铁成分确定的情况下较为系统的研究了TiCp添加量在5～25%范围内改变时高铬铸铁基复合材料的超固相线液相烧结致密化行为和TiCp含量对复合材料显微组织及力学性能的影响规律,确定了优化烧结工艺,制备了高密度、高性能的复合材料。然后研究了淬火和回火对复合材料的显微组织及性能的作用规律,确定了热处理对不同成分合金的重要性和优化工艺,并分析了其中的机理。最后对性能优异的烧结态TiCp增强高铬铸铁复合材料进行了滑动耐磨性能评价实验,并与TM-52钢结硬质合金进行了对比,同时还分析研究了不同工况下复合材料及TM-52钢结硬质合金的磨损机制。获得的研究结果表明:1)当TiCp添加量在5～25%范围内时采用超固相线液相技术可获得相对致密度均达到97.3%以上的TiCp/高铬铸铁复合材料,实现了高密度、高硬度耐磨复合材料的制备目标。2)随着TiCp添加量的提高,其逐步在高铬铸铁晶界形成网络状连续分布,将高铬铸铁基体分割成岛状。而高铬铸铁具有的M7C3型碳化物主要集中在基体岛内呈粗大杆状析出。3)随着TiCp添加量的提高,复合材料的硬度逐步上升,而密度、冲击韧性及抗弯强度下降。TiC硬质相主要贡献是保证材料的硬度,而Fe基体作为粘结相则主要保证材料的强韧性。硬质相过多使得基体内部的应力集中加剧和微裂纹扩展快速通道形成,恶化了强韧性;而硬质相过少,则无法到达最初设想的进一步较大程度提高高铬铸铁硬度/耐磨性的目标。因此,硬质相的加入量是影响复合材料最终耐磨性的重要指标之一。4)在烧结温度为1230℃和TiCp添加量为20wt.%时,亚共晶15Cr系高铬铸铁复合材料综合力学性能达到最佳;其力学性能指标为:硬度66.84HRC,冲击韧性2.06J/cm~2,抗弯强度1343MPa。当TiCp添加量为25wt.%时合金硬度达到最大值67.20HRC。5)淬火+回火可以进一步提高复合材料的硬度,特别是淬火处理;但是随着TiCp添加量的提高,提高硬度的有效作用会逐步降低。含20wt.%TiCp的复合材料经过960℃×1h+空气冷却热处理后硬度提升至69.84HRC,冲击韧性为1.61J/cm~2,抗弯强度为1222.94MPa。6)在载荷为60N～150N的工况下含25wt.%TiCp具有优异的抗滑动磨损性能。与TM-52钢结硬质合金进行对比,耐磨性至少提高30%以上。