针对铁基复合材料发展应用中的关键问题——高成本问题,本论文开发了一种新型的铁基复合材料制备工艺并对工艺参数和铝含量进行了系统的研究。采用该工艺可以低成本制备Ti(C,N)和Al2O3增强铁基复合材料。该工艺以天然钛铁矿为原料,利用其与铝、石墨之间的铝热、碳热反应,采用普通的粉末冶金工艺成功制备了Ti(C,N)和Al2O3颗粒混杂增强的铁基复合材料,在实验研究和理论计算上都取得了新进展。本文利用热力学原理和综合热分析试验手段分析了钛铁矿反应合成制备铁基复合材料的工艺可行性和合成过程,同时采用X衍射分析(XRD)和综合热分析(TG-DSC)等试验手段,研究了原料粉中铝粉含量、球磨时间、烧结温度、保温时间等工艺参数对制备铁基复合材料还原过程和还原产物的影响。研究结果表明:①利用钛铁矿与铝、石墨之间的铝热、碳热反应制备铁基复合材料在理论和实践上都是可行的。其反应过程为,在烧结初段,钛铁矿首先与金属铝发生铝热反应,生成钛的中间产物和Al2O3,随着温度的升高,铝的还原能力下降,碳的还原能力上升,这时钛铁矿主要与石墨、氮气发生碳热反应,生成Ti(C,N)和Al2O3;②FeTiO3-xAl-(4-3x/2)C-2Fe (x=0.5,1.0,1.5,1.75,2.0)体系在经过1400℃保温4h,1600℃保温2h、4h烧结后,反应产物都含有Ti(C,N)、Al2O3和α-Fe三种物相。其中,FeTiO3-1.5Al-1.75C-2Fe体系经过1400℃保温4h,1600℃保温2h,FeTiO3-0.5Al-3.25C-2Fe体系经过1600℃保温2h烧结后,反应产物中还出现了AlN相;③铝含量对铁基复合材料反应合成过程有较大的影响。随着铝含量的增加,反应体系的铝热反应开始温度随之降低,碳热反应开始温度则呈升高趋势,合成反应速率加快;④球磨时间对烧结后体系的产物影响不大,但增加球磨时间可降低粉末的反应激活能,促进铝热、碳热反应的进行。