功能梯度材料的研究现状及展望

功能梯度材料(FGMs)是一种全新的非匀质复合材料,因其优异的结构性能和潜在的应用价值受到人们的高度重视。简要阐述了功能梯度材料的发展历程、研究现状、应用,详细总结和分析了功能梯度材料的制备方法,最后展望了功能梯度材料的发展前景。     

自蔓延高温合成法合成金属陶瓷功能梯度材料研究进展

阐述了自蔓延高温合成法(SHS)制备的功能梯度材料的种类、特性及其应用前景,探讨了自蔓延高温反应合成金属陶瓷功能梯度材料的影响因素(合成原料、点火工艺、反应环境和辅助措施),并分三个阶段(准备阶段、合成阶段和后处理阶段)讨论了SHS法制备功能梯度材料应注意的技术问题,同时介绍了自蔓延法辅助其他工艺(SHS反应喷涂)制备梯度陶瓷材料技术,并提出了自蔓延高温合成法制备金属陶瓷功能梯度材料今后的发展方向。     

功能梯度材料的制备与应用进展

功能梯度材料(FGM)是由日本人首先提出的一种新型复合材料,从提出后到现在已经得到了深入的研究和广泛的应用.阐述了功能梯度材料的概念及其产生背景,重点评述了功能梯度材料各种制备技术的原理和特点,以及国内外在应用方面取得的各种成果,探讨了功能梯度材料的发展方向.     

压电功能梯度材料中的SH表面波

为了提高声表面波器件的性能,压电功能梯度材料(FGPM)被广泛应用在声表面波(SAW)技术上,因此,压电功能梯度材料中表面波的传播特性研究变得十分重要.研究了压电功能梯度材料中SH(Shear Horizontal)波的传播特性.对于材料特性沿厚度方向为线性函数、二次函数和三次函数变化的三种形式,基于压电-弹性理论,得...     

功能梯度材料的断裂与屈曲驱动断裂的简化分析

作为一类先进的复合材料,功能梯度材料(FGM)能综合利用多种材料的物理性能,同时材料性质的连续变化也使其具有许多优越的力学性能。本文对功能梯度材料中平行于界面的裂纹的断裂参数进行了计算,并分析了梯度变化的薄膜在压应力作用下的屈曲驱动扩展。研究结果表明:功能梯度材料能有效地减小界面中的应力集中及它对材料中缺陷的作用,从而不同程度地提高了材料的强度和韧性。     

Lamb波在含孔隙功能梯度材料中传播特性的研究

研究了含有孔隙的功能梯度材料(Functionally Gradient Materials,FGMs)中Lamb波的传播特性。利用本征函数展开法和孔隙率与弹性常数之间的关系,讨论了不同孔隙率情况下有限厚度铁基氧化铝功能梯度材料中Lamb波的相速度色散曲线,分析了孔隙率对铁基氧化铝功能梯度材料中Lamb波相速度的影响。研究结果表明Lamb波的相速度色散曲线能够同时反映功能梯度材料的弹性模量、泊松比、密度和孔隙率四个方面的信息,为含有孔隙的功能梯度材料弹性性质的反演提供了理论依据。     

SHS法制备金属陶瓷功能梯度材料的研究现状

金属陶瓷功能梯度材料是一种新型耐高温、耐腐蚀的复合材料,其应用前景十分广阔。对自蔓延高温合成法(SHS)制备金属陶瓷功能梯度材料的种类、特点、应用背景以及制备工艺进行了详细论述,总结并分析了影响SHS法制备金属陶瓷功能梯度材料的因素,归纳出了SHS法制备金属陶瓷功能梯度材料的技术难点,最后对现阶段SHS法制备金属陶瓷功能梯度材料所存在的问题以及发展前景做了简要的分析。     

国内期刊纵览

20000601　功能梯度材料和低温制备研究现状及展望———徐智谋,表面技术(双月刊),2000,29(2):1概述了功能梯度材料的概念、性能、应用前景和研究现状。同时针对功能梯度材料研究的核心问题———材料合成技术,综述了低温制备工艺研究现状,最后对功能梯度材料进行了展望。20000602　类金刚石薄膜厚度的测量———袁安富.表面技术(双月刊),2000,29(2):17采用真空等离子沉积的类金刚石膜,属于一种超薄性的薄膜。在诸多的测量方法中,本文采用了椭圆偏振光测量法来测量薄膜的厚度。该方法运用布鲁斯特角,并根据起偏器、检偏器和四分之一波片精确…     

梯度功能材料的研究现状与展望

综述了国内外梯度功能材料(FGM)的研究现状,介绍了梯度功能材料的优化设计原则、制备工艺与特性评价,其中重点介绍了梯度功能材料制备工艺的基本原理和工艺方法,如粉末冶金法、气相沉积法、自蔓延高温合成法、热喷涂法、电沉积法、激光熔敷法等,分析了各种制备工艺技术存在的利弊,展望了梯度功能材料的发展前景与方向.     

梯度功能涂层的剥落现象分析与梯度分布的优化

梯度功能材料的优化设计, 可以转化为梯度分布函数的设计。采用幂函数来描述梯度分布, 使材料优化问题简化为该幂指数(称为梯度指数) 的优化。对梯度功能涂层-基底结构的剥落现象进行了分析, 推广了文献[ 9 ]的结果, 给出了在梯度功能涂层的基底中平行于界面稳态扩展的裂纹的能量释放率和应力强度因子的解析表达式, 并由此计算了最优的梯度分布指数。同时, 还讨论了梯度功能涂层耐高温抗氧化性能与热应力缓和之间的关系。      

板状功能梯度材料中的超声波频散特性的计算

1引言功能梯度材料(FGM)是一种新型的复合材料。在材料的制备过程中,根据其使用要求,连续地改变材料的各组分含量和微观结构,使材料常数在空间位置上呈现出梯度变化,从而使材料的性质和功能     

功能梯度材料的制备及在圆筒容器中的力学行为研究进展

阐述了功能梯度材料的概念和产生背景,以及功能梯度材料的各种制备技术的原理和特点,回顾了近年来圆筒容器用功能梯度材料应力研究取得的成果,并展望了功能梯度材料的发展趋势。同时着重论述了功能梯度材料在圆筒容器中的应力、应变分析研究现状及应用背景。     

基于能量有限元法的功能梯度梁振动分析

功能梯度材料(Functionally Graded Material,FGM)由于其优良的结构性能和重要的应用价值,近些年来得到了广泛的研究和关注。采用能量有限元法对功能梯度梁和耦合梁的弯曲振动特性进行研究,推导了功能梯度材料梁的能量密度控制方程、能量有限元矩阵方程以及耦合梁的能量有限元方程,从而得到梁中的能量密度和能量流。以一简支功能梯度梁为例,分别采用该方法和传统有限元法计算了梁弯曲振动时的能量密度,通过对比验证了能量有限元法求解的准确性。在此基础上进一步对耦合功能梯度梁结构的能量密度和能量流进行了求解,得到其能量分布特征。该研究为基于能量有限元法分析复杂功能梯度材料结构的振动特性提供了理论基础。     

Cu/WCp叠层功能梯度材料疲劳裂纹扩展速率的数值模拟

本研究基于FRANC2D(Fracture Analysis Code in 2 Dimensions)二维断裂分析有限元软件,并结合大型有限元软件ABAQUS,对Cu/WC_p双层及多层功能梯度材料的疲劳裂纹扩展进行数值模拟研究,控制疲劳裂纹沿不同梯度方向扩展,计算出裂纹扩展中的应力强度因子幅(ΔK),绘制出疲劳裂纹扩展速率曲线,以及裂纹扩展速率和裂尖距界面距离l的关系曲线(da/dN-l),将模拟计算结果与试验结果进行对比分析。研究表明:结合FRANC2D和ABAQUS的数值模拟方法,在比较复杂的叠层功能梯度材料有限元模型建立中具有很大的优势,可以快速地计算功能梯度材料的应力强度因子值;发现材料梯度层间界面的存在以及材料梯度含量的变化,对功能梯度材料裂纹扩展的整个阶段都存在很大影响;梯度层的数量对功能梯度材料的疲劳裂纹扩展速率也有一定影响。     

W-Cu功能梯度材料的研究现状

W-Cu功能梯度材料是一种新型非均质复合材料。介绍了W-Cu功能梯度材料的基本特征及用途,综述了W-Cu功能梯度材料的制备方法,并介绍了电沉积法在制备功能梯度材料中的应用情况,分析了其制备W-Cu功能梯度材料的可行性,最后提出了今后W-Cu功能梯度材料需要解决的问题。     

SiC 颗粒增强铝合金基梯度复合材料的制备与压缩性能研究

把梯度功能材料(FGM ) 的设计思想用于金属基复合材料(MMCs) 的开发之中, 成功地制备出了SiC 颗粒增强铝合金基梯度复合材料。对该材料的组织结构和高温压缩性能进行了实验研究。结果表明: 采用复压烧结粉末冶金工艺能提高材料致密度, 消除梯度层间界面; 高温下材料的真实应力-应变曲线可分为初始硬化和逐渐软化两个阶段, 材料强度主要由基体决定; 高温下变形时, 材料梯度层间界面无相对滑动, 变形情况与梯度分布方式有关。      

基于等几何有限元法的功能梯度板自由振动分析

基于一阶剪切变形板理论,建立了分析金属-陶瓷功能梯度板自由振动问题的非均匀有理B样条(NURBS)等几何有限元格式。功能梯度板材料属性沿厚度方向呈梯度连续变化。采用等几何有限元法,讨论了梯度指数、边界条件及长厚比对四种典型功能梯度材料(Al/Al2O3、Al/ZrO2、Ti-6Al-4V/Aluminum oxide和SUS304/Si3N4)板自振频率的影响。数值算例表明,等几何有限元法具有高精度和高收敛率优点,能有效求解功能梯度板的动响应。     

粉体脉冲微喷射技术在功能梯度结构牙根植入材料制备中的应用

本研究提出了一种新的制备功能梯度材料方法,采用以脉冲当地惯性力为主动力的粉体脉冲微喷射技术来进行Ti/HA(Hydroxyapatite)功能梯度结构的牙根植入材料粉体按需输送制备实验。搭建了功能梯度材料制备实验系统,并对两种粉体在该系统下的输送率进行标定,利用标定的结果在制备的过程中进行相应的系统参数设定从而实现按需输送,并通过控制三维工作台的运动实现粉体根据设定的路径逐层堆积,最终通过压制与烧结得到所设计的具有一定强度的功能梯度材料。对所制备的功能梯度材料进行初步的力学性能与微观组织结构检测,评价其可行性并为进一步的研究提供一定的理论依据。从实验过程和结果看,利用粉体脉冲微喷射技术制备功能梯度材料具有结构精确、节约成本等优点。     

具有热应力缓和功能的梯度材料的特性评价技术

本文对作为超耐热材料的具有热应力缓和特性的梯度功能材料(FGM)的隔热性能、热疲劳特性、耐热冲击特性、热应力缓和性能以及梯度层的力学性质的评价原理、方法以及评价装备的现状进行了阐述:对梯度功能材料特性评价技术的发展方向及在我国的发展趋势也进行了简要论述。     

功能梯度材料

功能梯度材料(FunctionallyGradedMaterials,简称FGM)是指构成材料的要素(组成、结构)沿厚度方向由一侧向另一侧呈连续梯度变化,从而使材料性质和功能也呈梯度变化的一种新型材料。这种材料的概念是由日本学者平井敏雄等人于1987年首先提出的,该材料的应用目标主要是航天飞机的防热系统和发动机。与宏观均质复合材料相比,功能梯度材料的成分和结构在每一处都是有控制地连续改变的。其特点是构成材料的组成、显微结构(陶瓷、金属、显微气孔等)不仅是连续分布、适应环境,而且是可以控制的。以航天飞机用的超耐热材料构件为例,在承受高…