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颗粒增强铁基复合材料,因具有高强度、高硬度、高刚度以及优良的耐磨性得到广泛的关注,在高温、高速和磨损等工作环境中已经表现出巨大的应用前景。本文采用化学镀的方法分别制备了镀镍和镀铜的SiC粒子,研究了实现SiC粒子表面均匀金属镀的最佳工艺；然后用这些镀后粒子作为增强体通过电流直加热动态热压烧结工艺制备SiCp/Fe复合材料,研究了金属镀对复合材料力学性能的影响。针对SiC颗粒高体积分数易于在SiCp/Fe复合材料中团聚的问题,提出了通过包覆混料工艺来改善增强粒子分散性的方法；并研究包覆混料与金属镀结合工艺对不同含量、不同尺寸以及混合尺寸的SiC颗粒增强铁基复合材料性能的影响。本文采用传统化学镀镍工艺对SiC粒子表面进行镀镍工艺的研究,考察了化学镀镍处理对体积含量为10%和15%,尺寸为21μm、45μm和85gm的SiC颗粒增强铁基复合材料性能的影响。实验结果表明：当温度为91℃～93℃和pH值为4.6～5.0时,镍盐量与还原剂(次亚磷酸钠)量为1：3,镍盐接近100%还原,所以通过控制镍盐加入量可实现对镀层厚度的控制。SiC表面镀镍后,粒度为45μm,体积分数为10%时,复合材料的抗拉强度提高最大可达22.9%。同时镀镍对延伸率也有显著提高,SiC粒度为21μm,体积分数为15%时,延伸率提高最大可达30.0%。进一步研究了SiC粒子表面化学镀铜工艺以及镀铜后对SiCp/Fe复合材料力学性能的影响,其中SiC体积含量为10%和20%,粒子尺寸均为21μm。结果表明：采用次亚磷酸钠作为还原剂时,加入的铜盐与还原剂的摩尔比为1：4,而甲醛作为还原剂时,摩尔比为1：2,对应的铜盐接近100%还原,此时温度为65℃C,pH值为9.0～11.0。研究发现次亚磷酸钠比甲醛作还原剂得到的SiC具有更好的表面镀层,但是加入的摩尔量为甲醛的2倍。同时采用柠檬酸钠与DL-苹果酸混合作为络合剂,且摩尔比为2：1时,SiC粒子表面镀层更光滑,覆盖性更好。当SiC体积分数为20%时,镀铜对SiCp/Fe复合材料抗拉强度的提高最大可达12.6%,此时对延伸率的提高为18.1%；而相应的镀镍处理对抗拉强度的提高为17.3%,延伸率为11.5%。综合比较镀铜与镀镍的SiCp/Fe复合材料的性能后,发现镀铜处理对复合材料抗拉强度的提高也能达到与镀镍相同的效果,而且对延伸率的提高效果更好。这是由于镀铜对粒子的覆盖性更好,减少孔洞等缺陷的形成作用更显著,所以对塑性改善作用更好。因此可以用镀铜处理取代传统且成本较高的镀镍处理,来提高SiCp/Fe复合材料的性能。研究了制备SiCp/Fe复合材料的最佳包覆混料工艺及该工艺下镀铜对其力学性能的影响。结果表明：当球料比为3：1,转速为200r/min,混料时间为3h时,铁粉对SiC粒子的包覆效果最佳。包覆混料工艺相比于普通混料,对体积分数为30%,粒度为21μm的未镀铜SiC颗粒增强的铁基复合材料,其抗拉强度提高了19.7%,延伸率提高了37.9%;而对镀铜的颗粒增强铁基复合材料,其抗拉强度也可提高7.2%,延伸率提高3.8%。包覆混料工艺可以显著改善SiC粒子在基体中分散的均匀性,而镀铜的作用则是显著消除界面缺陷；性能的改善是包覆混料工艺改善粒子分散性和镀铜改善界面结合的综合结果。对体积分数为30%的SiCp/Fe复合材料的抗拉强度,通过包覆工艺改善分散均匀性的贡献可提高7.2%,通过镀铜工艺消除界面缺陷的贡献可提高12.5%,因此减少界面缺陷对颗粒增强复合材料力学性能的提高更具有重要意义。进一步研究了SiC粒子含量和粒度对采用包覆混料结合镀铜工艺制备的SiCp/Fe复合材料的力学性能影响。当SiC粒子标称尺寸为21μμmm,体积含量从5%、10%、15%增加到20%,复合材料的抗拉强度、致密度、硬度都呈现先增大后减小的趋势,而延伸率呈现逐渐下降的规律。同时粒子镀铜对复合材料的性能改善作用随着含量的增加愈加显著。当SiC粒子体积分数为20%,尺寸从3.5μm、10μm、21μm增大到451μm时,SiCp/Fe复合材料的抗拉强度、延伸率、致密度和硬度都呈现先增大后减小的规律。同时镀铜对粒子尺寸小的复合材料的抗拉强度和延伸率改善效果更显著,而对致密度和硬度影响不大。显微组织观察表明：随着SiC含量增加或尺寸减小时,界面缺陷越多,而化学镀对于减少界面缺陷的作用也愈加显著,同时也阻止了SiC粒子之间的直接接触,从而提高了复合材料的性能。本研究还探讨了增强粒子混合尺寸对镀铜SiCp/Fe复合材料性能的影响。实验结果表明：体积分数为30%,等量混合l0μtm和21μm表面镀铜的SiC粒子增强复合材料的性能均好于单一尺寸粒子增强的复合材料,其抗拉强度相对于单一尺寸l0μm和21μm颗粒增强的复合材料分别提高了4.9%和5.6%,延伸率分别提高11.9%和19.0%。另外,在相同摩擦磨损条件下,当SiC体积分数为20%时,等量混合21μm和45μm的SiCp/Fe复合材料磨损量为1.6mg,而单一尺寸21μmm和45μm的磨损量分别为6.3mg和5.1mg。显微组织分析表明：混合尺寸颗粒增强的复合材料中,小尺寸颗粒能有效地提高基体的强度,而大尺寸颗粒更有效地承担载荷传递的作用,综合效应的发挥可以更有效地提高复合材料的力学性能。