双连续TiB2-Cu基发汗陶瓷复合材料抗烧蚀行为

用粉末烧结结合自发浸渗法制备高体积TiB2含量（～83％）的双连续TiB2／Cu基复合材料。利用扫描电镜（SEM）和电子探针（EPMA）分析了试验材料烧蚀前后微观组织形貌。用等离子火炬电弧加热器对材料表面瞬时加热来考察复合材料的抗热冲击和抗烧蚀行为。结果表明：材料在电弧加热和冷却过程中没有出现崩裂现象，材料表面也没有裂纹产生，说明该材料具有良好的抗热冲击性能；微观组织分析表明，金属Cu相在材料烧蚀区-过渡区-基体区存在明显的梯度分布，靠近烧蚀区没有检测到金属相的存在，说明在高温下金属起到了“发汗冷却”作用，烧蚀机理为金属相的发汗冷却、化学烧蚀和机械剥蚀。     

Al2O3-TiC对称型梯度功能陶瓷材料的抗热震性

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.     

功能梯度材料的弹性断裂分析

功能梯度材料是一种新型材料，其特点是组分、结构和物性参数都呈梯度变化。功能梯度材料的断裂分析属于非均匀材料断裂力学的范畴。结合最新的研究成果，从裂纹尖端渐近场、应力强度因子、断裂失效准则和动态断裂问题4个方面，全面阐述了功能梯度材料弹性断裂分析的研究方法、进展和卡要结论。特别是给出了类似于均匀材料Williams解的功能梯度材料裂纹尖端应力场，明确反映出了材料非均匀性对裂纹尖端应力场结构的影响。该解具有普遍的意义，可以作为功能梯度材料数值和实验方法（如边界配位法和高阶近似法）的基础。     

功能梯度材料及薄膜的研究现状与前景

介绍了功能梯度材料弄清肆展现状,功能梯度薄膜的结构与性能及合成方法,以及功能梯度薄膜的应用与前景。     

梯度功能硬质合金工具材料的设计

为了改善工具的切削性能,研究了将梯度功能材料的概念引入硬质合金工具领域,以实现材料表面区域具有良好的耐磨性,内部具有良好的断裂韧性,梯度组成层内获得压缩残余应力。为了开发这种新的材料,研究了工具破坏时的切削条件,并且,采用一种新改进的切削温度测量方法测量了其切削温度分布。完成了采用有限元素法测量切削温度分布的计算机辅助工程分析系统,通过改变发削温度分布的变化来测定产生的热应力。随着导入超过计算出来     

Mo-MoSi_2功能梯度材料的三点弯曲行为

采用渗硅工艺制备了Mo-MoSi2功能梯度材料,并利用扫描电镜、X射线衍射以及弯曲强度试验观察并分析Mo-MoSi2功能梯度材料的微观结构和断裂行为。结果表明,梯度材料由表及里的结构变化形式为表层MoSi2晶粒(尺寸为6.8μm)+少量Si→MoSi2柱状晶粒(长度为15μm)→过渡层(2μm)→Mo基体。该Mo-MoSi2功能梯度材料具有组织致密,MoSi2晶粒细小,梯度层与Mo基体界面结合良好等特点。Mo-MoSi2梯度材料具有良好的弯曲性能,弯曲强度为1025 MPa,断裂挠度为1.87 mm,弹性模量为26.6 GPa。在保证Mo基体强度的同时,MoSi2功能梯度涂层显著提高了Mo基体塑性性能。Mo-MoSi2梯度材料的弯曲断裂形式主要为沿晶断裂和穿晶断裂两种形式。过渡层和MoSi2涂层形成是Mo-MoSi2功能梯度材料断裂韧性提高的主要原因。     

面向等离子体W／Cu FGM的抗热冲击性能

采用循环水淬和脉冲激光冲击法并结合有限元计算考察和分析了用超高压梯度烧结方法制备的W／Cu FGM的抗热震性能。结果表明，W／Cu FGM经受50次800℃～25℃水淬冲击和100MW／m^2以上的激光循环冲击，没有出现界面破坏现象；但随着热冲击次数及冲击能量密度的增加，金属W表面产生了裂纹、晶间断裂以及出现液相及蒸发现象。与非梯度材料相比，W／Cu FGM有优异的抗热冲击性能，大致可以经受100MW／m^2 350次以上的激光循环冲击。     

HATi/Ti/HATi轴对称生物功能梯度材料的制备及其热应力缓和特性

用粉末冶金法制备出ＨＡＴｉ／Ｔｉ／ＨＡＴｉ 轴对称生物功能材料（ＦＧＭ） , 并测定了ＨＡＴｉ 复合体材料的力学性能和热膨胀系数。应用经典叠层板理论和热弹性力学理论分析了ＨＡ４０Ｔｉ／Ｔｉ／ＨＡ４０Ｔｉ 直接叠层体和轴对称ＦＧＭ 制备残余热应力。结果表明其微观组织呈对称型梯度化分布。ＦＧＭ 中间纯Ｔｉ 层具有最高的抗弯强度和断裂韧性（ 分别为９７１ ．９６ ＭＰａ 和２９ ．６９１ ＭＰａ·ｍ １／２） , 而表面层的弹性模量最低, 只有８７ ．７１ ＧＰａ。从生物医学应用的角度看, 力学性能如此分布的生物材料正是我们所期望的。其热膨胀系数随着ＨＡ 含量和温度的升高而增大。制备残余热应力强烈依赖于组成分布,组成对称梯度化分布导致了ＦＧＭ 中残余热应力也呈现对称梯度化分布, 并降低了其表面层制备残余拉应力。     

碳/碳化硅燃气舵的烧蚀及抗热震性

利用等离子电弧风洞烧蚀实验装置模拟燃气舵的服役环境,考核了碳/碳化硅(C/SiC)燃气舵的烧蚀性能,探讨了燃气舵的烧蚀机理,采用平面薄板模型对燃气舵的抗热震性能进行了初步分析。结果表明:燃气流的流动方向与燃气舵二者之间的夹角对燃气舵线烧蚀率的影响较大,材料的线烧蚀率从前端沿气流方向(垂直燃气舵)的最大值1.007 mm/s下降至厚度方向(平行于燃气舵)的最小值0.052 mm/s,二者相差近20倍;燃气舵的烧蚀机制主要是粒子侵蚀和机械剥蚀共同作用;同时,材料所受到的热应力是引起材料失效的主要原因。     

Plasma spraying of functionally graded yttria stabilized zirconia/NiCoCrAlY coating system using composite powders

Pre-alloyed and plasma spheroidized composite powders were used as the feedstock in the plasma spraying of functionally graded yttria stabilized zirconia (YSZ)/NiCoCrAlY coatings. The ball milling parameters of the composite powders and the plasma spraying parameters for preparing functionally graded materials (FMGs) coatings were optimized to obtain the best performance for the thermal barrier coatings (TBCs). Microstructure, physical, mechanical, and thermal properties of YSZ/NiCoCrAlY FGMs coatings were investigated and compared with those of traditional duplex coatings. Results showed that the advantages of using pre-alloyed composite powders in plasma spraying were to ensure chemical homogeneity and promote uniform density along the graded layers. Microstructure observation showed the gradient distribution of YSZ and NiCoCrAlY phases in the coating, and no clear interface was found between two adjacent different layers. Oxidation occurred during plasma spray and the resultant aluminum oxide combines with YSZ in a wide range of proportions. The bond strength of functionally graded coatings was about twice as high as that of the duplex coatings because of the significant reduction of the residual stresses in the coatings. The thermal cycling resistance of functionally graded coating was much better than that of duplex coating.     

功能梯度表面涂层热锻模的仿真设计与分析

针对热锻模损伤主要发生在模具表面的情况,构想使用梯度功能材料对均质材料制造的热锻模进行表面处理,阐述了梯度材料锻模表面涂层的设计方法,建立了基于Deform软件的热锻成形有限元模型,分析对比了均质热锻模与梯度材料表面涂层热锻模在锻造生产后的温度场和应力场,从而论证了在热锻模表面进行梯度材料表面复合涂层处理的优越性。     

W/Cu梯度功能材料板稳态热应力分析

采用解析法研究了W/Cu梯度功能材料板的残余热应力和在稳态梯度温度场下的工作热应力的大小和分布状况。结果表明:随着成分分布指数的增加,残余热应力与工作热应力的最大值先减小后增大,当成分分布指数(P)取1时,达到最小值;随着梯度层数的增加,热工作热应力的最大值逐渐减小,但当梯度层数达到6时,随着梯度层数的增加,缓和效果并不明显;当梯度层厚度增加到5 mm时,工作热应力的最大值约为非梯度材料工作热应力最大值的50%。     

Some aspects of thick thermal barrier coating lifetime prolongation

Much research has been performed in the field of thermal barrier coatings (TBCs) deposited by atmospheric plasma spraying of ZrO₂-Y₂O₃. The necessity of efficient thermal insulation, corrosion resistance, and sufficient lifetime under thermomechanical loads promotes the development of TBCs of several millimeters in thickness. However, some problems arise with the production of thick TBCs, such as poor adhesion and low thermal shock resistance. These problems are not observed clearly when the TBCs are, for example, 300 μm thick. This article presents strategies of thick TBC lifetime optimization by different cooling systems. Attempts have been made to improve thermal shock resistance (TSR) by applying thicker coatings with graded porosity, but they failed. Besides metallographical evaluation and scanning electron microscopy (SEM) analysis, microcracks and porosity were determined. Furthermore, the results of bond strength and burner rig tests are presented, and forthcoming experimental tasks are outlined.     

功能梯度硬质合金的发展现状与前景

随着科学技术的发展 ,均质材料的应用已受到限制 ,于是人们开发出功能梯度材料 (FGM )。本文综述了功能梯度硬质合金的分类、制备方法和工业应用 ,并预测了功能梯度硬质合金的发展前景。     

常温机械化学合成硼化钛

TiB2 是铝电解槽可湿润性阴极的首选材料。通常反应物需要在高温下长时间反应才能生成硼化钛。本文将B2 O3 、Mg和TiO2 的混合物置于高能球磨机中进行碾磨 ,产物用XRD和SEM进行分析 ,结果表明 ,在常温下可以机械化学合成硼化钛。     

Al/SiC功能梯度材料(FGM)涂层板的安定性分析

目的对热机械载荷环境下的金属/陶瓷功能梯度材料涂层板进行安定性分析,并获得其安定载荷区域,为其工程安全使用提供一定的理论依据。方法在已有工作基础上,采用分段指数函数模型描述梯度涂层板中的材料热物参数空间梯度分布,基于静力安定理论建立梯度涂层板弹性区域的理论分析模型和安定区域的理论分析模型,通过编程数值计算,结合自平衡的残余应力场和板内应力分布情况,分析了Al/SiC功能梯度材料涂层板的安定区域。结果计算分析出Al/SiC功能梯度材料涂层板弹性区域边界和安定区域边界,其中安定区域边界由两部分组成,一部分为Shakedown-Reversed Plasticity boundary(S-RP),另一部分为Shakedown-IncrementalCollapseboundary(S-IC),并得到处于安定情况下所能承受的极限热载增量为(35)q=154 4.0℃,单位厚度下所能承受的极限机械载荷为=6167.3 N/mmxP。涂层板上表面热物理性能最弱,最容易发生塑性循环变形破坏。结论根据安定分析结果,可预先选择功能梯度涂层板所能使用的热机械环境,为涂层板的安全使用提供可靠的理论依据。另外,为得到更佳的安定区域和适应更苛刻的热机械环境,安定分析结果可对涂层板制备优化设计提供较好的参考。