TiC–Al₂O₃/Fe–Al金属陶瓷复合材料作为工具材料和耐磨材料表现出优良的性能。但目前常规的粉末冶金方法使得材料的制备成本较高,同时造成的陶瓷颗粒界面污染,严重影响了材料的力学性能。探索一条低成本制备高性能复合材料的新途径,对推广其应用具有重要意义。本研究结合我国丰富的钛铁矿资源,以铝热、碳热原位合成法,采用自蔓延高温合成技术和反应烧结工艺制备了TiC–Al₂O₃/Fe–Al复合材料,对反应的热力学过程进行了理论分析和实验研究,探讨了FeTiO₃–Al–C体系的反应过程机理。本课题的开展对利用矿物为主要原料,原位合成金属陶瓷的研究和产业化应用具有重要现实意义。通过对热力学理论计算、综合热分析和物相分析的研究,初步探讨了FeTiO₃–Al–C体系的反应过程机理:当铝、碳同时存在时,首先发生的是铝热还原;熔融的Al分别还原Fe₂O₃和FeTiO₃,随着还原的进行,Ti_xO_y中氧含量逐渐减少;当铝已没有足够的还原能力时,此时由碳直接还原至TiC,然后富Ti缺C的TiC_x逐步形成接近化学计量比的TiC;固溶有Al的α–Fe逐步形成有序金属间化合物。在自蔓延高温合成复合材料时,随着预热时间的延长,有利于有序化程度的提高,但很难将无序相完全消除。在750℃下进行热处理,可以制备出以Fe3Al有序金属间化合物为主要成分的复合粉体。1550℃/30MPa氩气保护下反应烧结制备的致密复合材料,当粘结相为Fe–28at%Al时具有较好的性能。添加剂的加入,改善了粘结相Fe–Al对TiC、Al₂O₃的润湿性,并且抑制了TiC和Al₂O₃之间的界面反应,使粘结相与硬质相之间形成良好的结合,改善了材料的结构与性能。当添加剂为5wt%Mo+5wt%Ni+5wt%Cr₂O₃+0.2wt%Y₂O₃时,复合材料具有较好的性能,相对密度达到98.47%,抗弯强度为613.5MPa。