W-Mo-Ti功能梯度材料的断口形貌研究

目前，金属-金属功能梯度材料的研究开发是材料科学领域的一大热点，但对采用共沉降法制备的金属-金属功能梯度材料微观组织的研究还很少，因而对此种功能梯度材料进行显微分析显得尤为重要．采用扫描电子显微镜(SEM)和能谱仪(EDS)，对共沉降法制备的W—Mo—Ti系功能梯度材料的显微组织、断口形貌进行了较详细的研究．     

Design and Synthesis of Ti-ZrO2 Functionally Graded Materials

Functionally graded materials (FGMs) based on titanium-zirconia system have been prepared by powder metallurgical method. The graded interlayer number and the compositional distribution have been designed by elastic finite element method. The inierfacial microstructure between layers, the combining state of phases between Ti and ZrO2 have been investigated by means of XRD (X-ray dif fraction), SEM (scanning electron microscope), EDS (energy dispersive spectrometer) and so on. The co-existing region of Ti and ZrO2 has been determined by thermodynamic calculation to control the sintering atmosphere. The experimental results show that the joint between Ti and ZrO2 phases is physical in this composite and ZrO2, mainly exists as tetragonal phase. The microstructure of Ti-ZrO2, system FGM exhibits a transition from a zirconia particle dispersion in a titanium matrix to an inverse dispersion of titanium in zirconia. The gradient structure of titanium and zirconia can relieve thermal stress.     

梯度功能材料热应力缓和优化设计

在研究梯度功能材料效应力缓和优化问题时,提出了一个分析梯度功能材料中间层体积组分规律的关系式．并运用这个关系式．结合优化理论,对效应力缓和梯度功能材料进行了计算,并得出一些对梯度功能材料设计有价值的结论。     

功能梯度材料板中弹性波的传输系数研究

研究了置于流体中无限大各向同性功能梯度材料板相对于入射弹性波的传输系数.首先给出弹性波在多层介质中传播的循环刚度矩阵计算方法,然后利用该方法计算了弹性模量以幂函数形式变化、泊松比不变的功能梯度材料板相对于入射弹性波传输系数,分析了材料性能的梯度变化对传输系数与频厚积关系的影响.结果表明当频厚积较大时,材料性能的梯度变化明显影响弹性波的传输系数.     

功能梯度材料的点插值无网格法

建立了一种新的求解功能梯度材料问题的点插值无网格法,这种无网格方法将径向基函数和多项式基函数耦合构造具有插值特性的近似函数,并将其应用于弹性力学问题Galerkin形式的无网格方法。在计算过程中,取高斯点的材料参数模拟功能梯度材料特性的变化,由于形函数及其导数的构造相对简单,并且满足Delta函数性质,所以该方法具有计算量小、精度高、可以像有限元法一样直接施加边界条件的优点。最后通过数值算例证明了该方法的有效性。     

微分求积法求解功能梯度材料梁的弯曲问题

基于Reddy三阶剪切变形理论,研究了功能梯度材料梁的线性弯曲问题,假设功能梯度材料性质只沿梁厚度方向变化,且服从幂函数规律,推导了问题的控制方程,考虑固支边界条件,并选用合适的计算结构,用微分求积法对其进行数值求解.利用数值结果考察了材料的梯度性质,载荷条件、细长比等对梁弯曲行为的影响.结果表明:相同条件下,FGM梁...     

热应力缓和型梯度材料的计算机辅助设计系统

基于热弹塑性力学的有关理论，建立了轴对称热应力缓和型连续组分梯度材料(FGM)的分析模型。在此基础上，开发出了基于有限元软件Marc的计算机辅助设计系统FGMMARC。FGMMARC实行参数化建模，自动生成前处理数据文件，然后调用Marc的计算模块进行计算，由计算结果判断是否需要改变参数进行下一轮计算。FGMMARC的作用在于能够通过改变FGM的各项设计参数来实现残余应力和工作应力在FGM中的分布达到最优。还给出了一个设计实例，该实例表明FGMMARC操作简便，设计结果合理可靠。     

Fabrication and Microstructure of W/Cu Functionally Graded Material

W/Cu functionally gradient material (FGM) has excellent mechanical properties since it can effectively relax interlayer thermal stresses caused by the mismatch between their thermal expansion coefficients. W/Cu FGM combines the advantages of tungsten such as high melting point and service strength, with heat conductivity and plasticity of copper at room temperature. Thus it demonstrates satisfactory heat corrosion and thermal shock resistance and will be a promising candidate as divertor component in thermonuclear de-vice. Owing to the dramatic difference of melting point between tungsten and copper, conventional processes meet great difficulties in fabricating this kind of FGMs. A new approach termed graded sintering under ultra-high pressure (GSUHP) is proposed, with which a near 96% relative density of WICu FGM that contains a full distribution spectrum (0-100%W) has been successfully fabricated. Suitable amount of transition metals (such as nickel, zirconium, vanadium) is employed as additives to activate tungsten's sintering, enhance phase wettability and bonding strength between W and Cu. Densification effects of different layer of FGM were investigated. Microstructure morphology and interface elements distribution were observed and analyzed. The thermal shock performance of W/Cu FGM was also preliminarily tested.     

DQM求解功能梯度圆板轴对称线性弯曲问题研究

基于一阶剪切变形板理论,研究了功能梯度圆板在均布机械载荷作用下的轴对称线性弯曲问题.假设功能梯度材料性质只沿板厚方向变化,且服从幂函数规律,推导了该问题的控制方程,考虑固支边界条件,用微分求积法对其进行数值求解.利用求解结果讨论了功能梯度材料的梯度参数、板厚半径比对圆板线性弯曲的影响.     

各向异性功能梯度材料弯曲断裂模型探讨

探讨各向异性功能梯度材料裂纹板受纯弯、纯扭、弯扭载荷作用下的弯曲断裂问题．根据弹性力学的基本方程以及断裂力学的有关理论及微积分方法,将材料常数（刚度系数）设为空间变量的任意函数,建立了各向异性功能梯度材料板弯曲断裂模型,即三类偏微分方程边值问题．再将材料常数依次设为空间变量的指数函数和幂函数,建立了相应的弯曲断裂模型,即一系列相关的偏微分方程的边值问题．这些模型是研究有关各向异性功能梯度材料板弯曲断裂问题的一个出发点和理论基础．     

金属-陶瓷梯度材料动态温度响应变物性分析模型研究

以ZrO_2/Ti-6Al-4V金属-陶瓷梯度材料为例,研究了梯度材料在承受热冲击载荷作用时的动态温度响应分析模型问题。研究的重点是分析材料的热导率和热容随温度变化的特性(即变物性特性)对动态温度响应的影响。分析结果表明,当梯度材料承受热冲击载荷作用时,变物性特性对材料的动态温度响应和材料隔热性能预测的影响十分明显,在对梯度材料的隔热性能进行优化设计时,必须采用动态变物性温度响应分析模型和理论进行分析。     

DQ法求解功能梯度矩形板的弯曲问题

基于经典理论和一阶剪切变形理论,研究了功能梯度材料矩形板的线性弯曲问题.在假设功能梯度材料性质只沿板厚度方向变化,且其变化规律满足体积分数的幂指数函数的基础上,推导了线性弯曲问题的控制方程,并运用二维问题的微分求积法对其进行数值求解,利用数值结果考察了简支边界条件下梯度参数、长宽比等因素对板的无量纲挠度的影响,并验证了...     

金属-陶瓷梯度材料动态热应力响应变物性分析模型研究

研究了梯度材料在承受热冲击载荷作用时的动态热应力响应分析模型问题。研究的重点是分析材料的变物性特性(即材料的热学和力学性能依赖于温度的特性)对动态热应力响应的影响。分析结果表明,当梯度材料承受热冲击栽荷作用时,变物性特性对材料的动态热应力响应的影响十分明显,在对梯度材料进行评价和优化设计时,必须采用动态热应力响应变物性分析模型进行分析。     

功能梯度材料圆柱壳基于变分渐近法的高保真简化模型

为有效分析涂覆型功能梯度圆柱壳顶面作用正弦荷载下的响应,基于变分渐近方法（VAM）建立高保真简化模型。根据Hamilton扩展原则建立功能梯度材料圆柱壳3维能量方程;利用壳体固有小参数将3维能量渐近扩展为系列2维近似能量方程,并将近似能量转换为工程常用的Reissner-Mindlin模型形式;提供重构关系以准确预测沿厚度方向的3维场分布。通过SiC-Al功能梯度面层-均质基层圆柱壳顶面作用正弦分布荷载的柱形弯曲算例验证,基于该理论和模型重构的位移和应力分量与3维精确解相一致;在应变很小时,可考虑任意大位移和全局旋转,并可准确捕捉翘曲几何非线性。     

二维热弹性功能梯度板的自由振动分析

研究正交各向异性二维热弹性功能梯度板的自由振动问题。假设材料参数沿板厚方向按任意函数规律变化,基于状态空间法和Peano-Baker级数,获得了二维热弹性功能梯度平板自由振动问题的解。通过算例,分析了当材料为线性分布时,不同的梯度参数和板厚对平板最小固有频率的影响,以及不同的分布函数对最小固有频率的影响。     

横观各向同性功能梯度圆板弯曲问题的精确解

对周边为弹性支承边界条件下的横观各向同性功能梯度材料圆板轴对称弯曲问题进行了分析.将位移函数写成傅里叶-贝塞尔级数的形式,根据横观各向同性功能梯度材料基本方程,并针对指数函数形式的梯度分布情况,对功能梯度圆板轴对称弯曲问题的位移和应力进行了精确分析.并通过具体算例,分析了在圆板上、下表面荷载作用下,材料性质的不同梯度变化对圆板结构响应的影响.分析结果表明,材料性质的梯度变化对圆板的力学性能有显著影响.     

金属/陶瓷梯度热障涂层的研究进展

综述了金属／陶瓷梯度涂层材料的作用机理、研究工作及应用领域、金属／陶瓷梯度热障层的制备工艺。     

Al—Ti系金属间化合物梯度功能材料抗热冲击性的研究

基于脆性材料临界应力理论推导出梯度材料抗热冲击阻抗的数值表达式，利用非线性有限元程序对Ａｌ－Ｔｉ系金属间化合物梯度材料耐热冲击性进行了数值模拟，采用激光加热，声发射试验手段对其梯度材料的抗热冲击性进行试验研究。     

p型Bi2Te3/CoSb3系结构梯度热电材料性能研究

采用放电等离子烧结法制备了 Bi2 Te3/ Co Sb3二元梯度热电材料。 SEM分析结果表明 :均质材料 Bi2 Te3和Co Sb3在界面处结合紧密。当热端和冷端的温度分别保持在 80 0 K和 30 0 K时 ,分别对 2种均质材料的界面结合处的温度和长度进行了计算和设计 ,得出梯度热电材料界面结合处的最佳温度约为 5 0 0 K,相应的 Bi2 Te3和 Co Sb3长度分别为1.2 mm和 10 m m。同时通过对梯度热电材料的赛贝克系数和功率因子的研究发现 :梯度热电材料的赛贝克系数相对于均质材料在一个较宽的温度范围内具有较高的数值 ;在 36 0～ 4 6 0 K的温度范围内 ,梯度热电材料具有较 2种均质材料Bi2 Te3和 Co Sb3高的功率因子     

陶瓷／金属梯度材料瞬态传热的有限差分分析

利用有限差分法对陶瓷/金属梯度材料的瞬态传热问题进行数值计算,得出了线性梯度材料在不同瞬时的温度分布以及不同梯度结构的梯度材料在不同时刻的温度分布。