梯度功能材料(

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1、SECMINSECMINSECMINSECMINSTART梯度功能材料Functionalgradientmaterials(FGM)背景：传统的材料设计、制备和评价中，人们往往是追求材料的均匀性，以达到材料各部分性能的一致，使材料的性能发挥得最好。后来，复合材料的出现，人们仍然要求组成复合材料的各部分成分，分布尽量均匀。但是，在一些特殊场合，需要耐热、耐磨、耐蚀的要求，材料内部在受到热冲击和热循环时，匀质材料往往达不到所要求的性能，复合材料由于组成成分物性参数或弹性模量相差太大，而在界面处产生很大的应力，甚至使之产生裂纹或剥离。所以，一种新的材料急需填补空白。1984年，日本

2、材料学家新野正之等人在研究开发用于航天飞机和火箭的高温结构材料的过程中，提出了梯度材料的概念，其为一种成分分布沿一定方向呈梯度变化、性能也随之呈梯度变化的非匀质新型材料。材料一面采用耐热、耐蚀的材料，另一面采用具有一定强度和韧性的材料，由于材料成分分布的梯度性，材料界面处的应力也大大缓解，提高了结合强度。FGM基本思想：根据具体要求，选择两种或两种以上具有不同性质的材料，通过连续地改变这些材料的组成和结构，使其内部界面消失，从而得到功能相应于组成和结构变化而渐变的非均匀材料，以减小和克服结合部位的性能不匹配因素。由于材料成分和微观组织结构在几何空间上连续变化，从而得到性能在几何

3、空间上也连续变化的非均质材料，在复杂环境下使用时比性能均匀材料具有更大优势。轴承钢金相组润滑梯度材料耐磨梯度材料结构设计：构成梯度材料的物系设计：主要考虑所设计的性质要与目标环境相适应，此外还要充分注意所选材料间的物理及化学相容性。（热膨胀系数、润湿性、材料制备条件等）热应力缓和结构设计：追求在选定物系前提下梯度材料的热应力最为适宜。（采用逆设计方法）设计方法：采用逆设计方法，根据材料实际使用的工况条件，得出热力学边界条件，然后从已有的材料合成及性能知识库中，选择有可能合成的材料组合体系及制备方法，借助计算机辅助设计和迭代运算，建立准确的计算模型，求得最全的材料组合、内部组成分

4、布、微观组织以及合成条件，将获得的结果提交材料合成部门，根据要求进行梯度功能材料的合成，合成后的材料经过性能测试的评价，再反馈到材料设计部门，经过循环迭代设计、制备及评价，从而研制出实用的梯度功能材料。主要的制备方法气相沉积法自蔓延高温合成法粉末冶金法等离子喷涂法激光熔覆法应用：梯度功能材料自20世纪80年代中期产生以来得到了飞速发展。FGM的研究正在向多学科交叉、多产业合作及国际化的方向发展。其应用也不再局限于最初的航空航天领域，逐渐渗透到机械工程、核工程、电子工程和生物医学等领域，如表1所示展望1.FGM研究的一个重要方面是新的、经济的FGM制备方法和工艺的开发。期望在改善

5、现有FGM制备工艺的前提下，能开发出经济的、应用面较广（大面积、形状复杂件）的FGM的制备工艺。2.从目前FGM研究现状来看，FGM性能评价还欠完善，需要建立新的评价理论和方法，提出合理的评价标准，使FGM性能评价标准化。结束语：梯度功能材料由于本身成分、结构的渐变性所表现出来的性能的梯度性，可以满足材料在一些极端环境下的使用要求，可以满足材料的耐热、耐磨和耐蚀等物理、化学性能要求，充分完善材料设计、制备和材料特性评价方面理论和实践，促进梯度功能材料向工业化实用化方向发展，其应用也将越来越广泛。文献：谢谢！WPSOfficeMakePresentationmuchmorefun

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