通过合理的成分设计和工艺参数的优化选择，利用铸造烧结技术，在铸铁件表面获得了一层厚为1.5～6mm的耐磨复合材料层。利用光学显微镜、扫描电子显微镜、电子探针以及X-射线衍射仪，分析了表面复合层的基体组织结构；运用反应热力学、动力学、粉末烧结理论和燃烧合成理论，结合差热分析结果，探讨了表面复合层压坯的烧结致密化原理和碳化物增强相的形成机理；利用坯块在真空烧结炉不同温度下的烧结出来的显微组织分析，模拟出坯块的烧结过程中的化学反应过程。同时利用干滑动摩擦磨损实验，对表面复合层的耐干滑动摩擦磨损的性能进行了研究。研究表明：（1）利用铸造烧结技术可以在铸件表面获得一定厚度耐磨性能良好的表面复合层。（2）表面复合层内增强相TiC或VC为原位生成，其颗粒细小，分布均匀，无明显梯度分布或偏聚现象。基体为马氏体+奥氏体，此外还含有（Fe，Cr）₇C₃等增强相。（3）复合层与母体的的结合属于冶金结合，具有很高的结合强度，并且结合界面干净无有害相生成。（4）生成增强颗粒VC的碳化反应在浇注时铁水的温度下的自由能小于零从热力学原理证实铸造烧结过程VC陶瓷颗粒可以自发地原位生成。（5）碳化反应V+C→VC在900℃左右开始发生，此时是固相反应，反应速度较慢，反应不能进行完全，随温度升高，该碳化反应的速度加快，在1050℃保温3小时可以进行完全，在铸造烧结时在过热铁水的巨大热流密度冲击下，V+C→VC立即被激发，并以很快的速度进行，由于坯块被加热到1300℃以上，此时C和V扩散速度很快，因此铸造浇注后的几四川大学硕士学位论文分钟内反应可以进行完全。该体系的粉料压坯在1050℃的烧结属固相烧结，烧结致密化速度慢，即使保温3个小时其致密化仍不很高。铸造烧结时，过热铁水的巨大热流密度冲击、粉料压坯中的碳化反应的放热以及压坯中少量液相的产生使压坯的烧结速度大大提高，此时属瞬间液相烧结，在十几分钟内烧结过程即可完成，可达到很高的致密化程度。（6）铸态下VC一Fe表面复合材料具有很高的硬度，其铸态硬度)60HRC。在重载干滑动摩擦条件下，VC一Fe表面复合材料显示了很高的耐磨性，其相对耐磨性是可淬硬铸铁的4.2倍:随着含V量的增加，VC一Fe表面复合材料的铸态硬度和耐磨性不断提高，VC颗粒越多，分布越均匀，表面复合材料的耐磨性就愈好。（7）采用铸造烧结技术，通过加入毗颗粒和V班一VC的原位放热反应成功制取了碳化物陶瓷质量百分数超过60%的表面金属陶瓷材料，实验证实WC与高温碳化反应生成的VC相互可以很好的固溶，当wC的含量超过VC时，VC可以固溶到wC中，使wC的晶格发生畸变，成为昵卜:，反之当VC的含量超过wC的含量时，wC可以固溶到VC中，也会造成VC的晶格畸变。这种表面金属陶瓷材料具有很高的硬度和耐磨性。