功能梯度材料的设计与制备以及性能评价

  本文关键词：功能梯度材料的设计与制备以及性能评价，由笔耕文化传播整理发布。

第10卷第2期

Vol.10No.2

粉末冶金材料科学与工程

MaterialsScienceandEngineeringofPowderMetallurgy

2005年4月Apr.　2005

功能梯度材料的设计与制备以及性能评价

邹俭鹏,阮建明,周忠诚,申雄军,周智华

(中南大学粉末冶金国家重点实验室,长沙410083)

①

摘　要:阐述了功能梯度材料设计、制备及性能评价的国内外研究现状,并着重分析了功能梯度材料物性参数

预测模型、热应力模拟与计算、梯度组成分布优化设计以及各种制备方法的优劣对比,最后对功能梯度材料存在的问题及前景进行了探讨。同时指出,功能梯度材料性能评价需建立合适的评价标准,随着制备技术的不断完善、应用范围不断扩大,功能梯度材料在材料科学中广阔的应用前景必将受到应有的重视。鉴于功能梯度材料的制造方法具有很强的目的性、理论性、工艺性及实用性,研究宜从基础入手,兼顾其它应用技术,广泛开展横向联合,将基础理论研究、材料设计、工艺制造及性能测试很好地结合,。

关键词:功能梯度材料;热应力模拟;组成分布优化;性能评价

中图分类号:TB333　　　　文献标识码:A　　　　1673)207810

Design,evaluationof

materials

ZOUJianRUANJian2ming,ZHOUZhong2cheng,SHENXiong2jun,ZHOUZhihua(StateKeyLaboratoryforPowdermetallurgy,CentralSouthUniversity,Changsha410083,China)Abstract:Design,fabrication,propertyevaluation,currentsituationanddevelopmenttendencyoffunctionally

gradedmaterials(FGM)aresummarized.Physicalparameterforecastingmodel,thermalstresssimulatedcalcula2tion,gradientcomponentsdistributionoptimizationanddifferentkindsoffabricationmethodsofFGMsaread2dressedparticularly.Finally,questionsandprospectsofFGMsaregivensimultaneously.Furthermore,itispointedoutthatnovelFGMsystemwillbedevelopedaccordingtodifferentrequirementsandFGMapplicationswillbenotedinbroadmaterialsciencefieldwiththecontinuousperfectionoffabricatingtechniquesandtheenlargementofapply2ingdomain.SinceFGMpreparationhasstrongcharacteristicsofgoals,theories,technologiesandutilities,FGMre2searchesshouldstartfromgroundworkandincorporatewithotherapplyingtechniquessothatmaterialdesign,ma2terialpreparation,propertiesmeasurementcanbeperfectlymergedtogether.

Keywords:functionallygradedmaterials;thermalstresssimulation;componentdistributionoptimization;proper2

tyevaluation

　　功能梯度材料(Functionallygradientmateri2als,简称FGM)是指通过连续(或准连续)地改变两种材料的结构、组成、密度等因素,使其内部界面减少乃至消失,从而得到能相应于组成与结构的变化而性能渐变的新型非均质复合材料。构成功能梯度材料的组成,显微结构(陶瓷、金属、有机物和显

①基金项目:国家自然科学基金资助项目(50174059)

微气孔等)不仅是连续分布,而且是可控制的[13]。

目前有关梯度材料的研究内容包括以下3个方面:(1)进行材料结构设计和优化;(2)通过一定的复合手段和控制方法来制备梯度材料;(3)通过性能评价,以检验和修正设计与制备过程中的技术参数和工艺条件。材料设计则是为FGM合成提供最

收稿日期:20040920;

修订日期:20041018

作者简介:邹俭鹏(1976),男,讲师,博士研究生,从事功能梯度材料与生物材料研究.电话:073128876644;E2mail:zoujp@mail.

(仅限于第一作者)

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