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采用等离子熔化-注射技术(Plasma Melt Injection, PMI)制备出Fe/石墨型金属基固体自润滑表层复合材料,并对该材料的制备工艺、组织结构和性能进行了系统研究和分析。本文中运用正交试验设计等方法进行工艺试验的设计,以扫描速度、送粉量和送粉嘴直径作为可调参数,构成三因素三水平的正交试验。以粒子粒度(60～80目和20～40目)的影响构成单因素试验。运用X射线衍射仪进行物相分析,用金相显微镜和扫描电子显微镜对等离子熔化-注射层组织形貌进行观察,用能谱仪对等离子熔化-注射层进行成分分析,采用显微硬度仪对熔注层的显微硬度进行测量,采用摩擦磨损实验机对熔注层的耐磨性进行检测。试验结果表明送粉量相同时,提高扫描速度可以改善试件的外观形貌;扫描速度相同时,提高送粉量也可以改善试件外观形貌。扫描速度和送粉量都能对组织结构产生巨大影响,其中以送粉量的影响最为显著;提高扫描速度利于树枝状晶产生,提高送粉量利于石墨的产生。送粉嘴直径对试样的外观形貌和组织没有明显的影响。SiC颗粒的尺寸会对获得的组织产生重大影响,采用20～40目的SiC颗粒时组织中更容易形成石墨。等离子熔化-注射60～80目SiC所获得的组织为珠光体组织加非平衡组织,其非平衡组织中存在着大量的细小缩孔;熔合线上方存在着一条珠光体带。组织中的珠光体的显微硬度为HV675,非平衡组织的显微硬度为HV798。熔注层的耐磨性为Q235钢的4.1倍,磨损机理主要为磨粒磨损。等离子熔化-注射20～40目SiC所获得的组织为大量石墨球和非平衡组织加上少量的珠光体组织;石墨球分布于整个熔注层内;非平衡组织内部存在尺寸在纳米级的石墨球。组织中的珠光体的显微硬度为HV387,非平衡组织的显微硬度为HV358。熔注层的耐磨性为Q235钢的48.3倍,磨损机理主要为磨粒磨损。