采用铸造和热处理相结合的原位反应方法在铁基体表面制备微纳米结构TaC致密陶瓷,重点研究了钽板与灰铸铁基体的原位反应过程以及组织演变规律。同时,基于吉布斯自由能函数法分析了原位反应体系的热力学条件;采用经典扩散动力学理论对原位反应生成微纳米结构TaC致密陶瓷层的扩散系数和激活能进行计算。采用摩擦磨损实验研究微纳米结构TaC致密陶瓷层的磨损系数、磨损量和比磨损率,结合磨损形貌讨论了TaC致密陶瓷层的抗磨损机制。研究结果表明:（1）通过热力学计算可知,在Ta-Fe-C体系中,碳化物的稳定性由强到弱依次为Ta2C、TaC、Fe3C,在反应温度（1115、1135 和 1155℃）下,Ta2C、TaC 和少量的Fe3C能够稳定存在。（2）在高温快冷条件下TaC陶瓷层致密且均匀。保温时间为5min时,随着保温温度的升高,TaC的粒径增加,复合层中的TaC体积分数下降。当温度达到1155℃时,随着保温时间的延长,TaC陶瓷层的厚度明显增加,TaC颗粒也明显长大和分散。（3）在1115-1155℃范围内,原位反应生成微纳米结构TaC致密陶瓷层的扩散系数随温度升高而升高。原位反应生成微纳米结构TaC致密陶瓷层的激活能Q值为388.68kJ/mol。TaC致密陶瓷层的厚度与工艺参数（保温温度和保温时间）存在如下关系:（?）碳原子以间隙扩散为主的扩散,为原位反应创造条件。Ta原子以空位扩散为主。TaC晶粒属于密堆结构,Ta原子在TaC致密陶瓷层中的扩散速率很低。（4）TaC致密陶瓷层中靠近钽板界面处是最致密的区域,其硬度值最高,可达到21.56GPa,约为灰铸铁基体的5倍。在销-盘滑动摩擦实验中,室温时,随着载荷的增大,TaC致密陶瓷层的摩擦因数不断降低,并且其磨损量也增大。同时TaC致密陶瓷层的比磨损率也呈增大的趋势。随着试验温度的增加TaC致密陶瓷层的摩擦系数呈现为先变化不大,然后降低,最后增加的趋势。其磨损量也是先上升,后下降。在室温下,TaC致密陶瓷层的磨损机理主要以磨粒磨损和轻微的黏着磨损为主。在高温环境下,TaC致密陶瓷层的磨损形式以粘着磨损为主,同时伴随着一定的氧化磨损和磨粒磨损。