本研究课题采用短暂高温浇注-共晶温度热处理反应技术，在灰铸铁表面原位生成了一层梯度分布的TiC硬质增强相，成功制备出了TiC/Fe表面梯度复合材料，采用该工艺，并试着制备出了TiC颗粒束增强球墨铸铁基复合材料；借助XRD、SEM、EDS、显微硬度以及磨料磨损等分析测试技术，对制备好的复合材料的物相组成进行了分析并对其宏观、微观组织进行了观察。常温下，对表面复合材料进行了磨损实验，研究了不同体积分数、不同磨料、不同载荷、不同粒度下复合材料的磨损性能及磨损机理，并对复合材料表面梯度层进行了显微硬度测试，最后制备出了性能较好的TiC/Fe表面梯度复合材料。（1）在该工艺下，选用3个不同反应时间（6h、8h、10h）制备了表面复合材料。研究表明，保温8h成功制备出了TiC/Fe表面梯度复合材料，梯度层分三层，且各层TiC颗粒呈不同形态，其分别为球状小颗粒区、长条状或不规则大颗粒区、大块状高致密陶瓷颗硬质相。复合梯度层总厚度约为266.7μm；三种不同反应层厚度分别为A区：80.0μm，B区：76.7μm，C区：110.0μm。梯度层中的组织由TiC、α-Fe以及少量石墨组成，生成的TiC颗粒与铸铁基体界面结合良好，结合区平均颗粒粒径约2μm左右，TiC小颗粒以球状为分布，镶嵌于珠光体基体之间。（2）同种载荷、同种粒度Al2O3磨料下，在不同体积分数的TiC颗粒层磨损实验中，最外层（大块状TiC致密陶瓷层）的相对耐磨性最高，与灰铸铁标准试样相比最高值约为37倍左右。（3）同种载荷、同样大小粒度，不同硬度磨料下大块状TiC陶瓷层与颗粒状TiC的磨损实验结果表明，随着磨料硬度增加，同样条件下试样的失重量逐渐增加；并且大块状陶瓷层区的失重量低于颗粒状TiC区。（4）同种磨料，同种粒度，不同载荷下（5N、10N、15N、20N）大块状TiC陶瓷层磨损性能实验结果表明，随着载荷增加，陶瓷层的磨损失重量增加，在各自载荷下，其相对耐磨性也略微增加，在20N载荷下复合试样陶瓷层的相对耐磨性为灰铸铁标准试样的42倍左右。（5）同种载荷，同种磨料，不同粒度下（180目、240目、320目、360目）小颗粒状TiC层磨损性能实验结果表明，随着磨料粒度减小，颗粒层磨损失重量减小，在各自磨料下，其相对耐磨性增加，在360目磨料下复合试样颗粒层的相对耐磨性为灰铸铁标准试样的17.58倍左右。（6）在TiC/Fe表面梯度复合材料中，显微硬度最高区域即大块状陶瓷层区的硬度值约为3231HV0.05，大块状陶瓷层的显微硬度远远高于灰铸铁标准试样，大概为灰铸铁硬度的21.83倍左右。