另一方面，許多研究表明，耐磨材料需要同時具有高硬度和高韌性， 而整體復合只提高了硬度，卻不能使韌性得到改善，而金屬-陶瓷復合材料既保持了陶瓷的高硬度、高耐磨性等優(yōu)良性能，又具有金屬基體的高韌性、高延展性。碳化物顆粒具有高強度、高硬度、與基體潤濕性良好等優(yōu)點， 使其作為第二相顆粒增強金屬基復合材料已廣泛應用于航空航天、冶金、建材、電力、水電、礦山等領(lǐng)域，并取得了很好的實際應用效果。



而對鋼鐵基原位生成TaC的研究鮮有報道。因此，在本實驗中采用了表面陶瓷顆粒增強鐵基復合的方法。同時，選用TaC顆粒作為第二相顆粒增強相。對TaC 顆粒原位增強鐵基表面復合材料的微觀形貌及反應過程進行分析 [1]  。TaC復合材料編輯宏觀組織試樣在1160℃保溫1 h 反應形成TaC/ Fe 梯度復合材料。宏觀觀察發(fā)現(xiàn)：反應層梯度明顯、過渡均勻，與基體結(jié)合良好，無明顯的剝落現(xiàn)象。整個擴散反應過程反應區(qū)厚度約為1180μm， 試樣主要有四層， 分別是A層、B 層、C 層和基體。



根據(jù)實驗過程中產(chǎn)物的形態(tài)和分布， 建立鉭板在鑄鐵基體中的液固反應過程模型。模型分為以下幾個步驟： 反應初期、反應生成熔融[TaC]、反應生成TaC、反應生成TaC 分散層和完全反應。從反應模型中可知， 在反應過程中基體中的原子需穿過基體層才能到達界面反應處。其反應的過程為：反應初期C 原子通過擴散到達Ta 板表面，與Ta 板表面熔融的[Ta]結(jié)合；由于Ta 對C 有極強的親和力，當Ta、C 相遇時發(fā)生原位反應生成[TaC]共熔體；基體中的C 繼續(xù)擴撒與[TaC]共熔體結(jié)合，當其濃度在熔體中達到飽和時析出碳化物TaC 顆粒