以灰铸铁和高纯钛丝为原材料,采用“丝材复合-原位反应”工艺,在灰铸铁中制备出碳化钛增强体,以此来增强灰铸铁基体。借助X射线衍射（XRD）、扫描电子显微镜（SEM）、能谱仪（EDS）、透射电子显微镜（TEM）、电子背散射衍射（EBSD）等检测技术对碳化钛反应层和反应层中碳化物颗粒的微观组织、化学成分、物相组成、晶体学结构进行分析和表征;对实验过程中的Ti-C-Fe三元体系进行热力学计算,通过热力学计算来判断实验可能出现的物相,以及可能生成物相的稳定性;结合经典动力学理论,计算碳化钛反应层的生长速率和扩散激活能;对碳化钛反应层的硬度、弹性模量、断裂韧性进行测试和计算,并分析了碳化钛反应层的断裂行为。结果表明:（1）采用“丝材复合-原位反应”工艺,在灰铸铁基体中制备出碳化钛增强体。在同一温度下,随着原位反应时间的增加,复合材料中碳化钛反应层的厚度是逐渐增加的。通过对长时间浓盐酸腐蚀过的试样表面进行分析,碳化钛反应层中靠近灰铸铁的区域TiC颗粒的致密度都较低;因而耐腐蚀性较差;而靠近钛丝的区域TiC颗粒的致密度较高,因而耐腐蚀性较好。从反应层上脱落下来的TiC颗粒大都是团聚在一起的。单个TiC颗粒的立体形貌呈球形或四边形。通过EBSD和XRD检测,碳化钛反应层的相组成主要包括TiC相,FeTi相和Fe2Ti相。（2）通过热力学计算,在1323-1423K之间,TiC、FeTi、Fe2Ti、Fe3C的反应吉布斯自由能均小于零,因此,这四种物相均为热力学稳定相。能够稳定存在的前提下,反应吉布斯自由能越小,存在的稳定性越高,因此以上四种生成物相的稳定性顺序应为:TiC、Fe2Ti、FeTi、Fe3C。（3）分别对在 1323K、1373K、1423K 下反应 10min、30min、60min、90min、120min试样的碳化钛反应层厚度进行分析,发现其满足经典动力学理论d~2=Kt。通过对碳化钛反应层厚度与原位反应时间的数据进行作图、拟合,得到1323K、1373K、1423K下的生长速率常数分别为:6.26×10-9cm~2/s,1.46×10-8cm~2/s,6.5×10-8cm~2/s。经过进一步计算可得该反应的扩散激活能为358.27kJ/mol。（4）复合材料中碳化钛反应层的硬度随着载荷值的减小而增加,这与压痕尺寸效应相一致。碳化钛反应层的硬度最高可达到30.98GPa,约是灰铸铁基体硬度的七倍。碳化钛反应层的弹性模量平均值为464.71GPa。在100gf,200gf,300gf,500gf,1000gf的外加载荷下,碳化钛反应层表面出现了压痕裂纹,经过判断表明裂纹种类为中位裂纹。基于裂纹类型,选用合适的方程,计算出断裂韧性为0.74-1.71MPa·m1/2。本文中碳化钛反应层的断裂行为主要包括裂纹偏转现象,裂纹桥联现象,裂纹分叉现象和裂纹钉扎现象。