梯度功能材料(钟剑明)

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,SEC,MIN,SEC,MIN,SEC,MIN,SEC,MIN,START,梯度功能材料,Functional gradient materials,(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！,WPS,Office,Make Presentation much more fun,WPS官方微博,kingsoftwps,