相比铁基金属合金,在铁中添加陶瓷颗粒从而形成的复合材料,具有高比强度和刚度,更好的耐热性、耐磨性、以及更高的硬度。此外添加陶瓷颗粒形成复合材料也会减轻合金同体积下的质量,当前军事上所采用的火炮身管等部件都为钢、铁基材料,在武器追求更高的性能更便捷的移动性方面,陶瓷颗粒增强钢、铁基材料有望成为更好的材料增强方式。虽然目前关于这一方面的研究虽然取得了一部分的成绩,但是由于陶瓷材料与钢铁材料润湿性较差,陶瓷颗粒与钢铁材料混合后会出现明显的分层,在制备过程种需要采用提高二者之间润湿性的方法。本文采取了一种较为廉价且灵活的方式来解决润湿性的问题。本文采用Al2O3陶瓷颗粒作为增强相,旨在探究Al2O3增强中碳钢的制备方式与反应过程中产生的增强相,采用了原位熔渗+SHS（自蔓延反应生成）相结合的方法,以解决Al2O3陶瓷颗粒与钢铁材料润湿性差以及陶瓷颗粒在基体中弥散分布的问题。在不对原位反应陶瓷颗粒进行进一步的表面处理以及预制块处理情况下,为在碳钢基体中生成陶瓷颗粒的复合材料生产提供新的制备工艺。本文主要研究了在所选取的中碳钢代表45#钢,其在熔化之后的金属液热量能否激发此SHS反应,同时发生反应之后,反应能否自维持,主要结合热力学知识及判据进行研究;作为对比,研究了有无钢液热量激发反应,所得反应产物的组织,以及第二相分布情况;研究了不同的Al2O3生成物,分别设计陶瓷颗粒占总质量分数为5%,8%,10%,12%,所对应的反应物在整个反应过程中对于最后形成复合材料组织及性能的影响。研究表明,结合45#钢的熔点所确定的1400℃,即1673.15K时,反应能够被激发,同时,即使考虑后续Fe元素的蒸发焓,反应所产生的燃烧波也可实现自维持;无论是否由钢液激发自蔓延铝热反应,在所得产物内部都有Al2O3颗粒生成,且粒径大小均在2μm及其以下;对于最后生成陶瓷颗粒占总复合材料质量分数不同百分含量的试样中,5%Al2O3铸件顶端部位除Al2O3外,还生成了部分Al N,12%Al2O3铸件顶端部位也生成了Al2S3,10%Al2O3铸件样品发生了团聚其平均颗粒尺寸在4μm左右,其他未发生团聚的不同Al2O3陶瓷含量的样品颗粒尺寸均在1μm左右;8%Al2O3铸件顶端处晶体衍射峰强度较高,且尖锐,说明8%Al2O3铸件顶端生成的Al2O3陶瓷颗粒较多,且结晶化程度较好。8%Al2O3铸件顶端综合力学性能较好,材料无明显屈服点,抗拉强度为799MPa,塑性为23%,相比较热处理过后的45#钢基体,抗拉强度提升了约14%。8%Al2O3铸件顶端硬度达到了698HV,硬度提升了约200%。