铝液熔蚀-磨损常见于铝合金熔炼、成形及热浸镀铝生产中，不仅造成部件使用寿命的降低，而且可能会造成铝液的污染，使铝及其合金产品性能的下降，甚至报废。本文采用自制高温金属熔蚀-磨损试验装置研究了不同金属材料在铝液中的熔蚀-磨损特性，提出铝液熔蚀-磨损工况下材料设计原则，在此基础之上，设计制备新型耐铝液熔蚀-磨损合金铸铁并与304不锈钢进行复合。采用750℃×24h静态铝液浸没试验研究了QT350、HT300、高铬铸铁、合金HT、Q235、H13、Cr13、SKH51、W、Mo、Nb、Ta和Zr在铝液中的熔蚀行为。结果表明：Zr因在铝液中熔解度大而完全熔解，其余金属材料与铝液发生互扩散形成金属间化合物。钢铁中碳以石墨形式存在时，具有阻隔铝液腐蚀金属的作用，其效果与石墨形态、大小和分布有关；以碳化物形式存在时，其耐铝液熔蚀性能不如石墨，但远较铁基体优异，对基体具有保护作用。钢铁中石墨或碳化物的数量越多、间隙越小则其耐铝液熔蚀性能越好。难熔金属与铝液形成的金属间化合物和金属基体的结合强度很差，无法起扩散屏障作用，但难熔金属在铝液中的熔解度很小，因而具有优异的耐铝液熔蚀性能。为了研究金属材料在铝液中的熔蚀-磨损行为，研制了高温金属熔蚀-磨损试验机，该设备实现了金属液熔蚀-磨损工况的模拟，并具有金属液用量少、载荷施加准确及摩擦力准确传递与测量的特点，为研究材料在熔融金属中的熔蚀-磨损机理，开发新型耐高温金属液熔蚀-磨损材料提供了技术支持。采用自制高温金属熔蚀-磨损试验装置研究了QT350、HT300、高铬铸铁、Q235、H13、Cr13、SKH51、W、Mo在750℃铝液中的熔蚀-磨损行为。结果表明：金属材料在铝液中熔蚀-磨损所形成的金属间化合物的相组成与其在铝液中的熔蚀所形成的金属间化合物的相组成相同。由于铝液熔蚀形成的脆硬金属间化合物在摩擦磨损的切削作用下与金属基体分离形成磨粒对金属基体产生犁削，金属材料在铝液中的磨损机制以磨粒磨损为主。熔蚀-磨损交互作用量占熔蚀-磨损总量的比例均在95%以上，熔蚀与磨损的交互作用造成材料损伤急剧增大。在金属材料铝液熔蚀-磨损行为研究基础上，提出了铝液熔蚀-磨损工况下材料设计原则：以铸铁为基体，加入足够数量的碳化物形成元素如Cr、W，以在基体中获得具有较好耐铝液熔蚀性能并在熔蚀-磨损过程中起支撑作用的高硬度碳化物，此外，加入少量其它合金元素如Mo、V等改善材料的组织与性能。在铝液熔蚀-磨损工况下材料设计原则提出的基础上，以高铬铸铁为基体，添加W、Mo、V、B合金元素，成功研制一种新型耐铝液熔蚀-磨损合金铸铁。结果表明：与H13钢相比，新型合金铸铁耐铝液熔蚀性能提升3倍以上，耐铝液熔蚀-磨损性能提升12倍以上。为使新型合金铸铁可用于大尺寸部件的制备，利用瞬时液相扩散连接成功制得304不锈钢/新型合金铸铁复合材料。研究了连接温度、保温时间及连接压力对接头组织和力学性能的影响。当连接温度为1080℃，连接压力为6MPa，保温时间为6min时，获得了具有良好组织和力学性能的接头，接头的拉伸强度超过新型合金铸铁的拉伸强度，剪切强度达317.5MPa。