粉末冶金技术凭借其优越的经济性、环保、改善零件使用性能以及材料利用率高的优势已经广泛应用于机械、电子、交通、船舶制造、航空航天等制造业领域。其中粉末冶金技术在汽车制造业应用最为广泛,汽车工业的快速发展极大地推动了粉末冶金在汽车零部件制备中的应用,使汽车行业成为粉末冶金零部件的最大应用领域之一。在此基础上渗硼工艺可以显著提高粉末冶金零件表面的摩擦性能,耐腐蚀性能以及较高的硬度,这使粉末冶金技术外加渗硼工艺可以应用于新能源电动汽车刹车盘零件制备上。本文基于这一背景,通过金属粉末压制成型铁基材料随后进行硼-二氧化铈共渗强化处理,在一定温度烧结乃至保温一定时间的条件下,期望可以改进铁基材料表面的综合性能。本研究基于固体颗粒渗硼铁基材料,运用扫描电子显微镜(SEM)、能谱仪(DES)、X射线衍射仪(XRD)等一系列表征分析手段对铁基表面共渗层组织结构进行了探究,并对其进行了Rockwell-C粘结力试验,常温和高温环境下的摩擦磨损性能测试。具体结论如下:1、铁基试样经不同温度和时间的固体颗粒渗硼处理后表面形成了不同的共渗层,经SEM、XRD物相表征结果显示在850℃,900℃,950℃渗硼处理后得到的是呈锯齿状的单相Fe2B共渗层,继续升高温度至1050℃会得到双相共渗层(Fe2B+FeB),FeB层很薄且微量,说明温度过高不利于单相Fe2B的生成。2、经渗硼处理后试样表面共渗层根据其形态和特征可分为三个区域:均匀致密的单相Fe2B层区、过渡区域、基体区域;铁基共渗层的厚度随温度的升高不断增加,渗硼温度一定,共渗层厚度随渗硼时间的延长而增加,共渗层厚度的增加在前5h 比较显著,之后的5 h至10h厚度增加相对缓慢,诸多缺陷如裂纹孔洞增多,性能不佳,共渗层最高厚度可达156 μm,但存在一个最佳渗硼温度和时间,在950 ℃× 5 h参数下得到致密共渗层平均厚度为96.58 μm。3、与未经渗硼处理试样相比,渗硼处理后的试样在常温环境下磨损机制主要表现为裂纹萌生以及表面共渗层局部脱落的疲劳磨损和轻微程度的氧化磨损,高温(500℃)环境中氧化磨损进一步加剧,磨损轨迹周围共渗层出现局部脱落,表现为高温疲劳磨损机理;但在950 ℃×5 h渗硼处理的试样磨损损失最小,表面层保存较其他完整,摩擦系数较其他参数下最低,耐磨性较好,Rockwell-C粘结力试验也显示经950 ℃×5 h处理过的试样粘结性能最好与摩擦实验结果相吻合。4、当在渗硼剂中添加不同含量稀土 CeO2)(0wt.%、2wt.%、4wt.%)时共渗层厚度发生了变化,稀土含量为2wt.%时共渗层厚度在1050℃×10 h达到最厚208.04μm,厚度较无稀土情况下增加了约30%,催化效果明显,但此时共渗层质量不佳,孔洞区域较多;在950℃×5 h时共渗层厚度适宜,质量最佳呈齿状明显嵌入基体,随稀土的添加试样粗糙度明显增加,4wt.%稀土渗硼试样表面粗糙度发生突变为Ra=3.536,二维轮廓曲线和三维轮廓云图显示此时峰谷波动幅度加大,表面凸起不均。5、在稀土催渗状态下整个共渗层区域较无稀土催渗下多了一个疏松多孔区域,且当稀土过量时(4wt.%CeO2)特别明显,稀土渗硼试样表面共渗层物相只存在Fe2B,在稀土含量为2wt.%时单峰衍射相组成单一;稀土原子Ce对活性硼在试样表面的吸附与聚集具有明显的促进作用,稀土扩散进入基体后能起到细化硼化物晶粒,净化基体表面的作用。6、在Rockwell-C粘结力测试中,当稀土添加量为2wt.%工艺参数为950℃×5 h的试样经压痕测试后表面结合紧密,其他参数下缺陷主要表现为环形裂纹和不同程度的渗层剥落;在稀土渗硼常温摩擦磨损实验中各试样的磨损机制主要是疲劳磨损机理,高温(500℃)环境下磨损机制转变为较严重的氧化磨损和疲劳磨损;2wt.%稀土渗硼试样磨损后渗层表面保存较为平整,磨痕轨迹宽度最窄,耐磨性最好,高温环境中磨损表面氧化物磨粒分布较少,具有一定抗高温氧化能力。进一步的塑性变形分析中,2wt.%稀土渗硼试样磨痕截面共渗层保存较为完整,未添加稀土的试样共渗层保存较少,据共渗层弯曲程度判断发生了明显的塑性变形,且共渗层保存部分大小不一裂纹分布较广,这可归因于共渗层与基体的结合能力不强。