Al₂O₃颗粒增强钢铁基复合材料（Al₂O₃/Fe）由于原材料来源广泛,价格低廉,具有较高的强度和优异的耐磨性,作为一种新兴的耐磨材料得到了广泛的研究和应用。液态浸渗法制备Al₂O₃/Fe复合材料具有成本低,可成形大型制件以及复杂制件的特点,得到了广泛关注。然而由于Al₂O₃颗粒与钢液之间的润湿性较差,在无外加压力的条件下,浸渗困难,因此,本研究旨在提高高锰钢对Al₂O₃颗粒预制体常压浸渗深度,从而为Al₂O₃颗粒增强复合材料的制备及界面结合能力的提高奠定基础。基于提升高锰钢对Al₂O₃颗粒预制体浸渗能力的目的,本文拟通过烧结的手段,在Al₂O₃颗粒与高锰钢之间制备界面反应层,使高锰钢熔体在浸渗过程中与界面反应层产生反应,从而达到提高浸渗深度及改善界面结合的目的。通过差热分析及拉曼光谱等手段,研究了水玻璃粘接剂在烧结过程中与Al₂O₃颗粒的相互作用,并在基于水玻璃而形成的界面反应层中添加不同的陶瓷微粉,探究陶瓷微粉对预制体烧结过程以及高锰钢熔体的浸渗过程产生的影响。通过设计浸渗实验,对分析不同烧结温度及不同陶瓷微粉的添加对浸渗深度产生的影响,并探究了不同烧结温度及不同种类陶瓷微粉对预制体制备过程及浸渗过程产生作用的机理,从而达到大幅提高浸渗深度并改善界面结合的目的。通过差热分析的方法,分析预制体烧结前后水玻璃与Al₂O₃的作用,选取800℃作为预制体的烧结温度。采用X射线衍射以及Raman光谱,对Al₂O₃颗粒预制体在烧结过程中的变化进行了分析。结果显示,在预制体的制备过程中,水玻璃溶液形成液膜均匀包裹在Al₂O₃陶瓷颗粒周围,在后续的烘干和烧结过程中对Al₂O₃颗粒形成有效的粘接作用。在烧结至800℃后,Al₂O₃与表面的水玻璃作用形成Na₂O-Al₂O₃-Si O₂微晶玻璃相。在预制体中加入碳化物和氧化物陶瓷微粉,探究不同的陶瓷微粉添加对界面反应层的相组成及高锰钢浸渗作用的影响。结果显示,氧化物存在会降低Na₂O、Si O₂和Al₂O₃之间的三元共晶反应的熔点,使Al₂O₃表面玻璃化程度提高,粘度降低。添加碳化物陶瓷的预制体在烧结至800℃时,有Na₂O-Al₂O₃-Si O₂微晶相产生。其生成的微晶相中的Al元素含量与添加Si C颗粒的预制体不同。通过浸渗深度实验界面反应层的元素分析,讨论了高锰钢对预制体的浸渗机理。结果显示,经800℃烧结的Al₂O₃颗粒预制体,高锰钢熔体对其的浸渗深度为2.6 mm,对于添加碳化物陶瓷粉的预制体,其浸渗深度进一步提高,最高达到12.5 mm以上。对于Al₂O₃颗粒预制体,高锰钢浸渗以高锰钢与界面反应层之间的相互作用为主。氧化物陶瓷能提高界面反应层的玻璃化程度并与Al₂O₃颗粒及Fe元素相互作用。碳化物的作用体现为在烧结过程中促使界面反应层中微晶相的产生,并改变微晶相中Al元素的含量。高锰钢与界面反应层的浸渗作用受界面反应层玻璃网格链接度与元素分布两种因素的影响,玻璃网格链接程度越低浸渗越容易;界面反应层中的微晶相出现,微晶相中Al元素含量的降低,均有利于Mn元素向内扩散从而使浸渗深度提高。本文通过烧结预制体并添加陶瓷微粉的方式,为提高高锰钢与Al₂O₃颗粒预制体之间的浸渗能力提供了思路,丰富了复合材料浸渗理论,为Al₂O₃/高锰钢基复合材料的应用提供了理论依据和实验基础。