随着铁路运输向高速重载的方向发展,对制动材料的要求也越来越高,现有铸钢及锻钢制动材料的性能已接近极限,亟需开发具有稳定摩擦系数、高耐磨性的新型制动材料。本文在探究TiC-钢体系润湿性及其影响因素的基础上,采用有机泡沫浸渍成形-无压烧结工艺制备了TiC（Ti）和TiC-Ti B2多孔陶瓷预制体,分析了Ti的添加方式以及Ti B2含量对TiC多孔陶瓷的物相、微观结构、形成机理及力学性能的影响;再以多孔陶瓷预制体为骨架,采用熔融浸渗工艺,制备了双连续相TiC/45钢基复合材料。明晰了预制体成分及结构对复合材料的宏观与微观形貌、物相组成及力学性能的影响,并开展了双连续相TiC/45钢基复合材料在不同载荷和转速下的摩擦磨损实验,揭示了双连续相复合材料的摩擦磨损特性及其机理,为这一新型材料在高铁制动材料领域的应用奠定了基础。通过在TiC原料中加入不同含量的Ti,采用放电等离子体烧结工艺制备了非化学计量的碳缺位型TiC（TiCx）陶瓷基板,研究了碳缺位程度和温度对45钢与TiCx陶瓷之间润湿性的影响。结果表明,提高温度和减小TiCx陶瓷的x值,能够降低45钢液与TiCx陶瓷基板的接触角,改善两者之间的润湿性。润湿过程中,钢液在基板中的扩散深度随温度的升高及x值的减小而增大。当x值为0.7～0.8时,润湿过程由溶解驱动主导;当x值减小到0.58时,润湿过程由反应驱动主导,有Fe2Ti相生成。45钢和制动盘钢与TiCx陶瓷基板的对比润湿研究表明,在较低温度下,45钢在陶瓷基板中的扩散深度大于制动盘钢;而在1650°C时,由于陶瓷基板中的Ti原子更容易与制动盘钢中Cr、Mo碳化物中的C原子发生反应,生成TiC或者TiCx,使得制动盘钢在陶瓷基板中的扩散深度大于45钢。采用有机泡沫浸渍成形-无压烧结工艺,分别制备了纯TiC（T0）、TiC均匀混合Ti（T1）和TiC表面包覆Ti（T2）三种多孔陶瓷预制体,结果表明,混合Ti和包覆Ti两种方式都能提高TiC陶瓷骨架强度,其中T2预制体骨架由芯部的TiC区、中间的TiCx区和外层致密的TiCx和Ti的混合区组成。随着骨架组成从纯TiC变为Ti包覆TiC,其预制体孔隙率相应地从94.3%降低至89.3%,抗压强度从0.90MPa提高至2.33 MPa,骨架中少量金属Ti的存在有利于提高多孔陶瓷预制体的力学性能。以三种多孔陶瓷预制体T0、T1和T2为增强相,采用熔融浸渗工艺分别制备了双连续相TiC（Ti）/45钢基复合材料CT0、CT1和CT2。由于预制体成分不同,三种复合材料的陶瓷增强相骨架分别呈现部分连续、弱连续和强连续结构。CT2中基体与增强相之间的宏观和微观互锁结构强化了骨架对位错运动的阻碍作用,其拉伸断口上呈现大量的韧窝形貌,并观察到裂纹的偏转、桥连以及二次裂纹萌生等强韧化机制,提高了复合材料的力学性能,其维氏硬度、抗拉强度和断裂韧性分别为4.11 GPa、481 MPa和28.9 MPa·m1/2。除通过添加Ti提高TiC多孔预制体强度、改善其与钢基体的润湿性外,本文还以Ti和B4C为原料,通过两者之间的高温反应制备了三维网络结构的TiC-Ti B2多孔陶瓷预制体及其钢基复合材料。结果表明,当预制体中TiC:Ti B2质量比为37:55时,Ti B2能够有效抑制TiC的分解。添加不同含量B4C得到的TiC-Ti B2多孔陶瓷预制体的孔隙率和体积密度范围分别为87.1%～96.0%和0.17～0.22 g/cm~3。当预制体原料中B4C含量为20 wt.%和25 wt.%时,TiC-Ti B2/45钢基复合材料分别具有强连续和弱连续的三维网络陶瓷骨架,其中前者的力学性能最好,其维氏硬度、抗拉强度和断裂韧性分别为2.85 GPa、382 MPa和23.7 MPa·m1/2。总体上看,TiC-Ti B2/45钢基复合材料的力学性能低于TiC（Ti）/45钢基复合材料。双连续相TiC（Ti）/45钢基复合材料CT0、CT1和CT2与制动盘钢的对比摩擦磨损试验表明,三种复合材料与制动盘钢的摩擦系数相近,而磨损率明显降低,是一种综合性能更优的新型耐磨制动材料。其中CT2复合材料具有最低的磨损率,分别比制动盘钢、CT0和CT1低81.6%、54.1%和23.2%。尤其是在高速、高载磨损试验中CT2表现出更优异的耐磨性能。在低载、低速下,双连续相TiC（Ti）/45钢基复合材料的磨损机理为轻微的氧化磨损和磨粒磨损,高载高速下则为磨粒磨损、氧化磨损和粘着磨损的混合机制。复合材料中的双连续相结构以及双互锁结构对降低材料的磨损率具有显著的作用。