TiC钢结硬质合金是以钢为粘结剂，以TiC作为硬质相的组合材料。TiC钢结硬质合金作为钢结硬质合金的典型代表之一，兼具硬质合金的高硬度、耐磨性和高强度以及钢的可加工性、可热处理性、可锻性和可焊接性，作为工模具材料表现出优良的性能。目前常规的粉末冶金法制各钢结硬质合金的成本高昂，限制了其在工业中的应用，且在工艺过程中不可避免会造成两相的界面污染，一定程度上削弱了材料的机械性能。因此，探索一条低成本制备高性能复合材料的新途径，对推广其应用具有重要意义。 本研究结合我国丰富的钛铁矿资源优势，首次以天然钛铁矿为主要原料，采用碳热原位合成法，真空条件下反应烧结一步制备了致密的TiC钢结硬质合金。对反应的热力学过程进行了理论分析和实验研究，探讨了钛铁矿-C-Fe(Me)体系的反应过程机理。本课题的开展对利用天然矿物为主要原料，原位合成TiC钢结硬质合金的研究和产业化应用具有重要现实意义。 通过应用综合热分析(DSC-TG)、X射线衍射分析、扫描电子显微镜、微区能谱分析等现代分析技术结合热力学计算，探讨了钛铁矿-C-Fe(Me)体系的反应过程机理：钛铁矿碳热还原过程经历了Fe2O3和FeTiO3的逐级脱氧还原，钛氧化物TiO2、Ti3O5、Ti2O3等作为中间产物在还原过程中存在，充分反应后基本消失，得到热力学状态稳定的TiCx和钢的固溶体。随着液相烧结传质过程的进行，富Ti缺C的TiCx逐步形成接近化学计量比的TiC。 通过大量实验论证，采用天然石墨作还原剂，成分设计为钢中含碳量0.9％，Mo含量9％，Cr含量9％，Ni含量3％，以5℃/min的速率升温至1480～1550℃保温2hr的真空(20Pa左右)无压烧结工艺，再经过适当的退火、淬火、回火等热处理工艺，可得到综合机械性能较好的TiC钢结硬质合金，密度达到6.22g/cm3，抗弯强度最高可达1320Mpa，HRA在64以上。