该文模仿某些生物材料的结构特点,设计、制备了TiC/锰钢梯度耐磨复合材料,铸渗表层梯度复合材料以及具有某种生物非光滑特征、用于普通碳钢局部强化的WC/Cu基复合材料.首次提出液态金属环瀑悬铸新工艺并成功地制备出新型内生颗粒增强钢基耐磨梯度复合材料;自行发明的环瀑悬铸装置使材料复合增强与部件成型在铸造浇注过程中一次完成,解决了传统方法中增强体合成元素烧损严重、熔体粘度高、充型困难及整体复合成本偏高等难题,为实现先进复合材料的工业化应用开辟了新的途径;探讨了不同基体TiC内生颗粒增强梯度复合材料的组织特征、性能变化规律以及增强体原位内生反应热力学过程,揭示了这类复合材料的磨损行为和抗磨机理;对铸渗过程进行了热力学、动力学分析,给出了铸渗强化层厚度的表达式,丰富了铸渗工艺理论;制备出耐磨性优异、用于对普通钢铁材料进行表层或局部强化的WC颗粒增强铜基复合材料,并用仿生非光滑理论分析了这种复合材料的抗磨机制;