颗粒增强铁基复合材料具有高比强度、耐磨和耐高温等优势，在航空航天、冶金、建材、电力、水电、矿山等领域得到广泛的应用。碳化钽（TaC）具有高硬度、高比模量、化学稳定性好等特点。而碳化钽颗粒增强铁基（TaC/Fe）复合材料在结合了两者优点的同时，其颗粒尺寸可达到微纳米级甚至纳米级，有利于颗粒在基体中的均匀分布。基于以上特征，本课题采用原位反应工艺制备碳化钽颗粒增强铁基（TaC/Fe）表面复合材料，得到了颗粒致密、尺寸细小、分布较为均匀的组织。应用DSC、XRD、SEM等检测手段对该复合材料的反应温度、宏微观组织以及分布规律、矿物组成和微观硬度进行了确定和研究，分析了该复合材料的形成过程和机理。在此基础上，研究了该复合材料增强层的摩擦磨损特性，分析了载荷、转速对摩擦系数和磨损量的影响及磨损机理，实验结果表明：（1）通过DSC测试得到共晶反应温度1160℃，在此反应温度下，可得到反应完全的TaC颗粒增强铁基表面复合材料。（2）在不同时间下TaC/Fe表面复合材料的组织结构呈现不同的特征。主要组织特征有厚度为84.9μm的纳米TaC层、149.82μm的微米碳化钽层、164.71μm致密碳化钽陶瓷层和厚度分别为447.53μm、405.88μm的碳化钽分散层，并且组织呈现梯度分布规律。（3）初步机理分析认为，钽与碳原位反应生成碳化钽的过程经过了溶解—扩散—原位反应—再扩散的过程。（4）TaC/Fe表面复合材料的平均显微硬度值在纳米TaC层、微米TaC层、致密TaC陶瓷层和TaC分散层分别为1966、1888、1886、1690HV0.05，约为基体灰口铸铁的5.6-6.5倍。（5）随着载荷的提高，复合材料增强层摩擦系数逐渐降低，并且下降趋势逐渐变缓。另外，随着转速的提高，复合材料增强层摩擦系数逐渐降低，磨损量的增量也逐渐下降。在本实验条件下，无论载荷变化或者转速变化，磨损机理均是黏着磨损、磨粒磨损和疲劳磨损共同作用的结果。在低载荷（5N）或较高转速（280r/min）条件下，磨损机理以黏着磨损为主；在较高载荷（10N）或低转速（140r/min）下，磨损主要以磨粒磨损为主；而疲劳磨损主要发生在高载荷以及磨损后期。本研究得到国家“863”科技计划项目（项目编号：2013AA031803）的资助。