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采用电场激活自蔓延高温燃烧合成(FASHS)技术制备了致密度高、且晶粒细小的TiC-Fe-Ni系梯度功能材料.外加电场通过焦耳加热效应及电流分配作用使蔓延波自持续下去,克服了SHS的热力学及动力学局限性,提高反应率;试验发现,电场促使梯度过渡层在宏观上呈均匀分布和稳定过渡;反应前沿的成分梯度是传质现象的驱动力,它促使Ni3Ti、Fe5C2的生成.电场通过增加电子和离子的运动速度,加快了离子的交换过程,使反应更加充分,生成物的成分更均匀.

关键词: 梯度功能材料 , 电场 , FASHS , 电迁移

挤出凝胶无模成型法制备Al2O3/ZrO2梯度功能材料

余志勇 , 黄勇 , 汪长安 , 欧阳世翕

稀有金属材料与工程

提出了一种制备梯度功能材料的新方法--挤出凝胶无模成型工艺.采用该工艺制备了Al2O3/ZrO2梯度功能材料,并采用扫描电镜和能谱分析对梯度材料的微观结构和组分分布进行了研究.结果表明,采用挤出凝胶无模成型工艺制备的梯度功能材料具有预期的梯度式组成.

关键词: 固体无模成型 , 梯度功能材料 , 挤出 , 凝胶

MBE方法制备高致密W-Cu梯度功能材料的研究

刘彬彬 , 谢建新 , 鲁岩娜

稀有金属材料与工程

采用多坯料挤压法结合粒度配比、热压固相烧结法制备了3层W-Cu梯度功能材料,并对微观组织及性能进行了分析.结果表明:多坯料挤压法制备的3层坯体,层与层之间结合紧密,各层形状规整、厚度均匀;热压固相烧结后可得到近全致密的W-Cu梯度材料,层与层之间的界面位置清晰,组织结构致密,成分分布保持为最初的梯度设计结果,各层中Cu相形成了理想的网络结构,W颗粒镶嵌在网状结构中;封接层、中间层、散热层的相对密度分别达到98.3%、99.3%和99.9%,硬度分别为91.3、93.6和74.0 HRB.在室温～100 ℃范围内,封接层的热膨胀系数为6.97×10-6/℃,可实现与BeO基板材料良好的热匹配.

关键词: 梯度功能材料 , 钨铜合金 , 多坯料挤压 , 相对密度

放电等离子烧结技术的原理及应用

冯海波 , 周玉 , 贾德昌

材料科学与工艺 doi:10.3969/j.issn.1005-0299.2003.03.029

放电等离子烧结(SPS)是一种用于材料烧结致密化的新技术,为深入研究和探讨其技术优势,介绍了SPS的基本原理和系统的组成,讨论了SPS技术在纳米材料的制备、梯度功能材料的烧结和高致密度、细晶粒陶瓷制备等方面的应用,并对其研究和应用前景予以展望.

关键词: 放电等离子烧结 , 机理 , 纳米材料 , 梯度功能材料 , 陶瓷

离心法制备梯度功能材料中内生颗粒的分布

于思荣 , 张新平 , 何镇明

中国有色金属学报

采用人工神经网络研究了在不同型温、浇温和转速条件下以离心法制备Al-16%Si FGM时初晶硅的分布规律，并通过实验进行了验证。在建立神经网络模型时，以型温、浇温、转速等工艺参数作为人工神经网络的输入，以内生初晶硅分布的相对厚度作为输出。实验表明，预测结果与实际测定结果比较吻合，说明采用神经网络预测离心法制备梯度功能材料中内生颗粒的分布是可行的。

关键词: 离心法 , 梯度功能材料 , 人工神经网络 , 内生颗粒 , 颗粒分布

梯度陶瓷喷嘴残余应力的有限元分析

刘莉莉 , 邓建新 , 张咸华 , 赵军

材料科学与工艺 doi:10.3969/j.issn.1005-0299.2008.03.026

为了提高喷嘴的抗冲蚀磨损能力,将梯度功能材料理论运用于喷嘴材料的设计中,改传统的均质喷嘴材料为非均质喷嘴材料,提出在梯度陶瓷喷嘴制备中将残余压应力引入喷嘴入口的设计目标.在组成分布指数一定的条件下,针对主要设计参数对梯度陶瓷喷嘴残余应力的影响进行有限元分析,探讨了梯度层厚度、临界梯度层材料组分差对SiC/(W,Ti)C单梯度陶瓷喷嘴残余热应力的影响规律,在组成分布指数取0.5时,优化SiC/(W,Ti)C梯度陶瓷喷嘴梯度层厚和临界梯度层材料组分差.结果表明,残余应力随梯度层厚h及临界梯度层SiC体积组分差的不同产生很大差异,合理设计梯度层厚h及临界梯度层SiC体积组分差可在喷嘴入口形成有效残余压应力,最佳梯度层厚为5mm,临界梯度层SiC组分差小于5%(体积分数).

关键词: 喷嘴 , 梯度功能材料 , 冲蚀磨损 , 残余应力 , SiC/(W,Ti)C , 有限元法

梯度功能材料研究与应用

李耀天

金属功能材料 doi:10.3969/j.issn.1005-8192.2000.04.003

介绍了近年来梯度功能材料(FGM)国外发展动态,较详细叙述了梯度功能材料制备方法,如化学气相沉积法(CVD),放电等离子烧结法(SPS),复合离心铸造法(CDC)等工艺方法,并介绍了梯度磁性材料、封接合金、刀具材料及生体材料的制备、性能、特点及应用.

关键词: 梯度功能材料 , 性能 , 特点 , 应用

Al-20Si合金梯度材料的组织与性能

于思荣 , 庞宇平 , 任露泉 , 张新平 , 何镇明

机械工程材料 doi:10.3969/j.issn.1000-3738.2003.04.009

用离心技术制得了过共晶Al-20Si合金梯度材料,离心机转速1 400r/min,金属模具预热温度450℃,浇注温度800℃.研究表明,在离心力场中初晶Si向试样内侧移动.Al-20Si合金梯度材料最内层初晶硅含量最多、尺寸也最大,由内向外,初晶硅的体积分数及尺寸均逐渐减小,呈梯度变化.材料内层硬度较高、耐磨性较好,由内向外硬度逐渐减小、耐磨性变差,呈梯度变化.

关键词: 梯度功能材料 , Al-Si合金 , 微观组织 , 硬度 , 耐磨性

Al2O3-TiC对称型梯度功能陶瓷材料的抗热震性

赵军 , 丁代存 , 艾兴

稀有金属材料与工程

采用摄动法推导出无限大对称型梯度功能材料(Functionally Gradient Materials,FGM)平板表面达到临界热应力的临界温差△Tc的表达式,作为对称型FGM陶瓷的抗热震参数.通过数值计算和分析,提出了高抗热震性对称型FGM陶瓷材料的设计原则:中心层的热膨胀系数和热扩散率应高于表面层,而中心层的弹性模量和泊松比应低于表面层.最后,进行了Al2O3-TiC对称型FGM陶瓷与均质陶瓷材料的抗热震对比试验.结果表明,本研究提出的高抗热震性对称型FGM陶瓷材料的设计原则是正确的.

关键词: 梯度功能材料 , 抗热震性 , 瞬态热应力 , 组成分布