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本课题以气雾化T15高速钢粉末为研究对象，系统地研究了快速凝固过程中，高速钢粉末颗粒组织和物相变化规律。利用粉末冶金方法固结成形，通过后续热处理工艺，获得了具有高强度、高硬度和高耐磨性的T15粉末高速钢。气雾化T15高速钢粉末颗粒微观形貌为圆形，粒径大小呈正态分布，冷却速度在104-106K/s之间。通过SEM、XRD和TEM分析得出，随着粉末粒径的减小，即冷却速度的增大，T15高速钢粉末颗粒凝固组织发生由等轴胞状晶→树枝晶→胞状晶的转变，基体相发生由马氏体→奥氏体→铁素体变化；高速钢粉末颗粒基体中碳化物主要有两种，一种是以元素V为主具有面心结构的MC型碳化物，另一种是富含元素W的密排六方结构M2C型碳化物。一般来讲，碳化物均沿晶界析出，在空间上与基体保持连续网络状结构的特征。通过热等静压、冷压烧结以及合金熔炼的方法分别制备了T15高速钢，研究表明：热等静压态T15粉末高速钢晶粒最小，组织均匀并存在部分位错，基体中分布着MC、M6C、M23C三种细小碳化物；硬度值为37.6HRC，比熔炼钢略低，但是其抗弯强度高达2400MPa，室温抗拉强度1300MPa，延伸率7%，均高于熔炼钢，具有高强度和较好的塑性，在弯曲实验中表现出较大的挠度，断裂韧性可达到43MPa·m1/2，远远高于熔炼T15高速钢；断裂方式为塑性韧性断裂，而熔炼钢主要为脆性解理断裂。烧结态T15粉末钢虽然晶粒比熔炼钢细小，但致密度相对较低，内部存在微小孔隙，受力时易产生应力集中，导致其韧性和强度与熔炼钢相差不大。热等静压T15粉末高速钢淬火后组织由淬火马氏体、残留奥氏体及未溶的碳化物组成，淬火温度和回火温度对马氏体形态、晶粒大小及碳化物数量有影响。回火时从晶粒内部析出细小的二次碳化物。在1260℃淬火出现过烧现象。在1210℃淬火，550℃回火三次后热等静压T15高速钢基体为细小板条马氏体上分布着圆粒状MC和M6C型碳化物。在马氏体固溶强化和碳化物的弥散强化双重作用下，综合力学性能达到最优。抗弯强度4200MPa，硬度为920HV，断裂韧性20MPa·m1/2。同时，由于它可以析出二次碳化物因而具有优异的耐热性，在磨损产生高温的条件下仍可以保持较高的硬度，摩擦系数和磨损量均小于工业M2和W2铸锻高速钢，磨损机制主要是粘着磨损和氧化磨损。