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本文以TiFe粉、铁粉、镍粉和蔗糖为主要原料，采用前驱体热分解技术和水热加压氢还原法分别制备了Ni-Fe-Ti-C系复合喷涂粉末和镍包覆的Ni-Fe-Ti-C系喷涂粉末。应用反应等离子喷涂技术成功地合成与沉积了TiC/Fe-Ni复合涂层。
采用SEM、XRD和EDS等手段分析了复合涂层的组织结构，应用显微镜、磨损试验机和拉伸试验机测试了TiC/Fe-Ni复合涂层的孔隙度、室温和500℃高温耐磨性能、涂层结合强度。研究了喷涂粉末粒度、不同金属基体、镍的加入方式等对复合涂层显微组织结构的影响，并对喷涂过程中涂层的组织形成过程进行了探讨。
试验结果表明：(1)采用前躯体分解技术成功制备了Ni-Fe-Ti-C系喷涂粉末，制备的Fe-Ni-Ti-C系喷涂粉末是由细小的原料粉末颗粒团聚而成，原料颗粒依靠其周围前驱体热分解后所生成的无定型碳粘结，原料粉末间没有发生反应；水热加压氢还原法制备的镍包覆Fe-Ni-Ti-C系粉末包覆均匀，具有更好的流动性；(2)所制备的TiC增强的金属陶瓷复合涂层致密，平均孔隙率为2.9％。涂层组织显示出典型的热喷涂涂层的多层多相的结构特征，涂层中存两类组织结构不同的片层：一是有细小TiC颗粒弥散分布于金属基体中的复合强化片层，另一种是TiC聚集片层。从TEM照片看出，复合强化片层中TiC颗粒呈球形或近球形，TiC颗粒与金属基体的结合界面未出现明显缺陷。(3)反应等离子喷涂42％TIC/Fe-Ni复合涂层显示出较高的结合强度、硬度和耐磨性。涂层的平均结合强度高于62.31MPa，平均显微硬度达到了1717HV0.2；室温下的耐磨性测试表明，反应等离子喷涂制备的TiC/Fe-Ni涂层的耐磨性明显与涂层中硬质相TiC含量相关。在室温条件下，42％TIC/Fe-Ni涂层的耐磨性较53％TIC/Fe涂层的差；但在500℃的高温磨损试验中，42％TIC/Fe-Ni表现更好。
等离子喷涂过程中，每个粉末团粒作为一个独立的反应单元，经历了固相扩散、熔化溶解、TiC形核析出、TiC长大聚集和碰撞后快速凝固五个阶段。在固相扩散和熔化溶解阶段，喷涂粉末团粒处于热量聚集状态。随着热量继续急速聚集，钛铁原料粉末发生熔化并汇聚成一个FeTi液相熔滴。FeTi液相的出现使得整个喷涂粉末迅速地形成了一个过饱和的Fe-Ni-Ti-C熔滴。在随后的飞行过程中，喷涂粉末熔体进入降温阶段。熔滴表面出现较大的过冷度，TiC优先在熔滴的表面形核并生长。由于TiC与金属基体的润湿性较差以及温度梯度造成的热驱流动传质，使得在熔滴内部均匀形核的晶核被不断地带到熔滴的外表层。这两个因素共同作用，促成了反应热喷涂组织中TiC聚集区的形成。在喷涂粉末熔体内部因为过冷度较小，而且金属熔体中也没有非均匀形核的核心，内部TiC是以均匀形核的方式形核的。在随后的碰撞凝固阶段，熔滴与金属基板高速碰撞并快速冷却，熔滴内部析出的TiC来不及团聚长大就被基体金属固化下来，形成比较理想的弥散强化片层结构。
涂层组织中，TiC聚集片层的形成与喷涂过程中熔滴的过冷度密切相关，而熔滴的过冷度与喷涂距离相关，因此反应等离子喷涂中喷涂距离对涂层组织产生明显影响。由温度梯度驱动的热驱流动为TiC聚集提供了传质条件，这与喷涂粉末的粒度密切相关，因此喷涂粉末的粒度也会直接影响涂层中TiC的聚集程度。