伴随当前日益恶劣的磨损工况,传统单金属耐磨材料已难堪其负,而与此同时,ZTAP（ZrO2增韧Al2O3陶瓷颗粒）增强高铬铸铁基复合材料,因其将ZTA陶瓷颗粒的高硬度和高铬铸铁的韧性完美结合,充分利用两者相辅相成的关系,将其耐磨性能发挥得淋漓尽致,成为耐磨材料领域的新宠。然而,随着ZTAP增强高铬铸铁基复合材料的应用和深入研究发现,当前ZTAP增强高铬铸铁基复合材料仍然存在界面形成不稳定及界面结合强度低等问题,影响复合材料耐磨件在高应力和具有一定冲击载荷的复杂工况下应用。因此为了提升ZTAP增强高铬铸铁基复合材料增强体与基体金属之间的界面结合强度并制定适宜工业化生产的工艺过程,研究陶瓷颗粒表面包覆粉体以促进界面反应的工艺方法对进一步提升ZTAP增强高铬铸铁基复合材料的应用前景显得至关重要。从提高陶瓷颗粒增强金属基复合材料中陶瓷增强相与基体金属界面形成效率和界面结合强度,同时简化陶瓷颗粒表面镀覆工艺的角度出发,以粘接剂为连接媒介在ZTA陶瓷颗粒表面包覆Ni60自熔性合金粉,研究了Ni60自熔性合金粉对ZTA陶瓷颗粒与高铬铸铁界面形成的影响,并进一步研究了包覆层中Ni60自熔性合金粉质量分数分别为15%、20%、25%、30%、35%、40%、45%、50%时对复合材料界面形貌、界面元素分布和复合材料压缩性能、冲击磨料磨损性能的影响,探索了有利于ZTAP增强高铬铸铁基复合材料形成连续均匀界面过渡层的Ni60自熔性合金粉最佳含量。实验表明:包覆层中Ni60自熔性合金粉含量为25%的复合材料,其抗压强度为946.6MPa。包覆层中Ni60自熔性合金粉含量为25%-35%的复合材料冲击磨料磨损性能相对较好。ZTA陶瓷颗粒在一定程度上可以阻止基体金属中的裂纹进一步扩展,且包覆层中Ni60自熔性合金粉的存在,能有效促进ZTA陶瓷颗粒与高铬铸铁之间反应型界面过渡层的形成,使ZTA陶瓷颗粒与高铬铸铁金属基体的界面结合强度在一定程度上得到加强。Ni60自熔性合金粉在界面反应过程中促进了ZTA陶瓷颗粒中的Al元素向界面过渡层中扩散,但对Zr元素的扩散没有明显作用,使界面过渡层中ZTA陶瓷颗粒一侧形成Zr元素富集区。本文利用DIGMAT软件建立ZTAP/高铬铸铁复合材料单胞模型,并通过ANSYS对热处理后具有不同ZTA颗粒体积分数和界面过渡区宽度的ZTA颗粒增强高铬铸铁基复合材料进行残余热应力分析,结果表明,在ZTA陶瓷颗粒增强高铬铸铁复合材料中,残余热应力主要集中于陶瓷颗粒与基体金属交界处,且界面过渡层的存在能显著降低复合材料中的残余热应力。界面宽度为10μm时,复合材料中的残余热应力最小,是无界面过渡层复合材料中残余热应力的1/2。在ZTA陶瓷颗粒表面包覆Ni60自熔性合金粉促使ZTA陶瓷颗粒与高铬铸铁基体之间形成连续均匀的反应型界面过渡层,提高ZTA与高铬铸铁界面结合强度,进而提升复合材料耐磨件的使用寿命以及对复杂工况的适用性。