金属基复合材料因具有较高的强度、良好的抗磨损性能和能在高温下工作等特点，受到材料工作者广泛关注。钢铁是国民经济中应用最多的工程金属材料，提高和改善钢铁材料性能具有重要意义。将低密度、高比强度和高比模量的碳纤维增强体加入到钢铁基体中，在降低材料密度的同时，提高了它的硬度、弹性模量、耐磨性和高温性能，可应用于汽车发动机、车床刀具及耐磨零件等工业领域。鉴于此，本文采用粉末冶金法制备碳纤维增强铁基复合材料，并对不同碳纤维含量的复合材料的表面形貌和耐磨性进行比较。

　　试验采用铁粉作为基体材料，3KT-300型碳纤维作为增强体，分别制备碳纤维质量分数为0.5%和1%的碳纤维增强铁基复合材料。

　　在金相显微镜下，碳纤维呈黑色，分布较均匀，未见团聚现象。说明采用无水乙醇作为分散剂研磨的方法可将碳纤维较好的分散开。图中碳纤维以条状分布在基体中，碳纤维长度在20~120 μm，比原始长度(2000μm)短了很多，这主要是因为在研磨过程中损坏了碳纤维的连续性。经计算，单位面积中含有的碳纤维个数约为碳纤维含量0.5%的铁基复合材料的两倍。

　　碳纤维含量为0.5%的微观形貌总体较为疏松，碳纤维周围有较明显的小孔，且碳纤维与金属结合面积很小，很难起到增强复合材料的作用。当碳纤维被铁基包围严实，界限则十分清楚，密度好，有效地增强材料性能。

　　随碳纤维含量的增加，复合材料硬度具有较大提高，而该复合材料的磨损率显著降低。说明碳纤维的加入增强了基体的硬度，从而在一定程度上增加了复合材料耐磨性能。在MM-200试验机上进行摩擦磨损试验期间，局部接触区域温度较高，但因碳纤维具有高温稳定性，且与基体结合较好，可以有效阻碍基体的软化，从而减少磨损量。另外，碳纤维具有石墨显微结构，因此具有较低的摩擦系数，在磨损过程中，试样表面有相当于固体润滑剂的石墨膜形成，也可降低磨损量。

　　碳纤维烧结前后在铁基复合材料中均分布均匀。碳纤维含量较少的复合材料在烧结后，与基体结合区域较小，呈不规则点状分布。碳纤维含量较多的复合材料在烧结后，碳纤维与铁基的结合呈片状向外延伸，可有效增加结合的面积区域。

　　碳纤维含量少的复合材料微观上碳纤维周围有许多小孔，表面整体较疏松。而碳纤维含量多的铁基增强材料在碳纤维周围的小孔很少，且表面较致密；短碳纤维加入，限制了基体变形，阻碍了基体软化，提高了复合材料的耐磨性。随碳纤维含量增加，复合材料磨损量降低，硬度增加。