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陶瓷颗粒增强金属基复合材料以其同时兼具陶瓷材料的高强度、高硬度、耐腐蚀和金属材料高韧性的综合性能而备受关注。由于金属基复合材料基体硬度低,浆体冲蚀工况下易过早过度流失而失去对增强颗粒的有效支撑,降低了复合材料的耐磨性。而添加适量的增强颗粒可以在提高金属基复合材料基体硬度和耐磨性的同时,提高复合材料的整体耐磨性能。本文运用复合材料设计原理和颗粒增强金属基复合材料的强化机理,设计了以基体固溶强化、小颗粒弥散强化和大颗粒承载强化相结合的混杂颗粒增强金属基复合材料。以粒径分别为F12（2.0-2.5 mm）,F14（1.5-2.0 mm）,F20（0.5-1.0mm）的大尺寸不规则ZTA颗粒（体积分数为30%）以及铸造WC颗粒（体积分数分别为3%、5%、10%）为增强相,镍基自熔合金Ni55为基体,采用粉末冶金方法,制备了ZTAp-WCp/Ni55系列复合材料。研究了ZTA颗粒尺寸、WC颗粒含量对复合材料组织结构、密度、硬度、断裂韧性等力学性能的影响,深入研究了复合材料的冲蚀磨损性能及冲蚀磨损机理。获得以下主要结论:（1）设计了以大颗粒承载强化和小颗粒弥散强化相结合的混杂颗粒增强复合材料结构。以固体石蜡为粘结剂,无水乙醇为分散剂,通过机械搅拌等方式,分批向基体粉末中加入不同增强颗粒的二次造粒工艺有效解决了制备过程中增强颗粒的“偏聚”和“团聚”问题。采用分级加载、“三段保温法”工艺制备的ZTAp-WCp/Ni55复合材料收缩均匀,ZTA、WC在基体中均匀分布。复合材料的相对密度平均值为96.5%,基体硬度在HRC50-60之间。（2）研究了ZTA粒度、WC含量对ZTAp-WCp/Ni55复合材料密度、致密度和硬度的影响。烧结过程中,WC通过扩散、反应形成固溶体和析出第二相强化了复合材料基体,提高了基体硬度。当WC体积分数为5%时,复合材料基体的硬度最高,达到HRC60。当WC含量为10%时,复合材料中增强相总体积分数达到40%,导致复合材料致密度下降,基体硬度降低。随着ZTA粒度的减小（总体积分数固定）,单位体积内的ZTA颗粒数量增加,与基体的接触面积增大,由于ZTA与基体润湿性差,缺陷密度增加,导致复合材料致密度下降和基体硬度降低。复合材料的相对密度与其基体硬度值呈显著正相关,其相关系数为0.6747。（3）ZTAp-WCp/Ni55复合材料主要由γ-Ni（Cr、Fe）、Al2O3、Zr O2、WC、W2C、M23C6以及部分硅化物和硼化物组成。ZTA颗粒与Ni55基体之间的界面结合良好,未发生明显元素扩散,界面为机械结合;WC颗粒与Ni55基体发生元素扩散、反应而形成冶金结合界面,产成“核-壳”结构:其中的“核”为未溶解的WC,“壳”由γ-Ni固溶体（含Cr、W、Fe）、M23C6、W2C、WC及（W、Cr）与Si形成的硅化物共同构成的。WC分解后产生的W与基体相互扩散,形成固溶体,与Cr、C生成M23C6型碳化物,M23C6中W、Cr的成分比例与其和W的相对远近位置有关。通过热力学计算,发现扩散区内的W还与Si生成了低熔点的W5Si3等硅化物,使得Si元素在扩散区内富集。“核-壳”结构的存在使自WC芯部到基体的显微硬度呈由高到低的梯度变化。（4）ZTA颗粒、WC颗粒的添加未能改善复合材料的韧性。增强颗粒的添加割裂了复合材料基体的连续性,使得复合材料内部的界面数量增多,虽然界面处析出细小颗粒能够通过偏转或终止裂纹,阻止由热应力引起的开裂,但无法弥补宏观的界面缺陷所引起的开裂。ZTAp-WCp/Ni55复合材料的基体、ZTA和WC均表现为沿晶断裂和穿晶断裂混合的脆性断裂。复合材料的冲击功与相对密度具有显著正相关性,相关系数为0.8434。复合材料的相对密度即复合材料的致密度是影响复合材料冲击性能的关键因素。（5）ZTA颗粒、WC颗粒的添加显著提升了ZTAp-WCp/Ni55复合材料的抗冲蚀磨损性能。ZTA颗粒发挥了大尺寸增强颗粒的承载作用和阴影效应,对复合材料基体形成了有效的保护;WC颗粒通过扩散、反应形成的固溶体和析出相强化了基体,提高了复合材料基体的耐磨性。冲蚀角度决定了浆体中Si C颗粒对复合材料表面的作用方式。30°时,浆体中的Si C颗粒同时对材料表面的产生切向和法向作用,磨损表面主要表现为基体的犁沟和增强颗粒因疲劳剥落形成的剥落坑;90°冲蚀时,冲蚀磨损机理主要为法向载荷的持续冲击导致的疲劳剥落,材料表面的磨损形貌以疲劳断裂而形成的剥落坑为主。酸性腐蚀介质加剧了复合材料的磨损进程,冲蚀磨损过程中,磨损和腐蚀相互作用,相互耦合,导致酸性条件下的冲蚀磨损率远大于中性条件。（6）通过对冲蚀过程中ZTAp-WCp/Ni55复合材料表面形貌的连续记录观察,直观揭示了复合材料的冲蚀磨损过程和机理。冲蚀磨损首先发生在ZTA颗粒与基体的结合界面处和组织缺陷处。酸性环境中,ZTA颗粒内部Al2O3与Zr O2的晶界处腐蚀磨损现象严重。WC颗粒由于扩散反应形成的“核-壳”结构即与基体之间形成的良好的界面有效提升了复合材料的抗冲蚀磨损性能,同时也使得增强后的基体为ZTA颗粒提供了有效的支撑作用,为ZTA颗粒稳定发挥承载作用提供了基础,使复合材料表现出良好稳定的抗冲蚀磨损性能。ZTA颗粒与WC颗粒通过承载强化、固溶强化、弥散强化的协同作用使ZTAp-WCp/Ni55复合材料具备良好的抗冲蚀磨损性能。