功能梯度材料制备工艺及研究进展

功能梯度材料是由日本首先提出的一种新型复合材料,是指由不同性能的材料沿厚度方向连续变化,从而使材料的特性在空间上呈连续梯度变化的一种新型可设计材料,由于其结构和性能的优异特性,使其成为材料领域的研究热点之一。对功能梯度材料的概念及产生背景进行了综述,重点阐述了功能梯度材料的各种制备技术原理和特点,对国内外近十年来功能梯度材料的研究成果进行了介绍,并对功能梯度材料的发展趋势及前景作了展望,提出了功能梯度材料进一步发展的方向。     

数字化喷射成形功能梯度材料零件的方法

介绍了数字化喷射成形技术用于加工功能梯度材料零件的原理,提出了用于实现两相材料多维成分梯度分布的三维数字半色调算法,介绍了数字化喷射成形技术在成形功能梯度材料零件方面的研究和应用情况。     

功能梯度材料零件激光快速成型的实现方法

本文利用激光直接制造技术(DLF-Direct Laser Faberication),从软件控制的角度,论述了功能梯度材料零件激光加工的总体思路和实现方法.说明了一维功能梯度材料零件中的平面和曲面的扫描路径规划方法的不同之处;一维和二维功能梯度材料零件加工实现过程中的关键技术,例如一维功能梯度材料零件的不同材料含量随层数变化的计算方法,二维梯度材料的切片层厚计算方法等等.     

梯度功能材料的制备与性能评价

梯度功能材料（FGM）是组分和性能呈连续变化的先进材料,FGM的制备方法与性能评价对其优化设计具有重要意义。对FGM的制备方法与性能评价进行了综述,详细分析了FGM的力学性能、热震性能、压缩性能和热处理性能的评价方法及试验手段,最后指出了FGM性能评价和制备的发展方向。     

功能梯度材料快速成形过程建模与控制

在三坐标雕刻机上开发出一种功能梯度材料增材制造装置,在低于水的凝固点温度下,将两种材料的水基膏体以一定比例进行挤出沉积,形成梯度材料零件。在该三维零件沉积成形过程中,配置好的材料不可避免地会存在结块和气泡现象,当结块分解或气泡释放时,会导致沉积过程中的挤压力不断变化,使得成形过程不稳定,成形零件质量差。在分析三维梯度材料沉积成形过程的干扰因素的基础上,通过实验建立了沉积过程中挤压力的动态模型,采用最小二乘方法进行系统辨识,完成了最小方差自适应挤压力控制器的设计,并用两种不同颜色的腻子粉（CaCO3）进行实验,验证了功能梯度材料快速沉积原理的可行性和控制器的有效性。     

真空熔烧法制备功能梯度材料

阐述了功能梯度材料的概念和主要制备方法。重点介绍了采用真空熔烧法制备功能梯度材料,该方法所得涂层结合强度高、耐蚀、耐磨性好,具有广阔的应用前景。     

基于CATIA平台的功能梯度材料实体建模方法

提出了一种基于CATIA平台的功能梯度材料零件建模方法，即运用梯度源与离散堆积理论，通过CATIA几何建模功能实现对几何模型的离散化，对离散化模型添加材料，并从如何处理CATIA产生的几何数据以及如何获取处理后的结果等方面，对模型添加材料的过程和由简单实体创建复杂实体所必需的材料布尔运算操作进行研究，并给出了设计实例。     

材料挤出工艺打印功能梯度材料路径规划策略

鉴于增材制造技术中的材料挤出工艺操作方便、节省材料,而目前国内外对该工艺打印功能梯度材料的路径规划策略研究较少,对材料挤出工艺材料组分转变时的延迟现象进行分析,将延迟分为交付延迟和过渡延迟,并提出基于偏移距离对延迟现象进行补偿的打印策略。以Visual Studio 2019为开发平台提出一种自动生成任意功能梯度材料打印路径的新路径规划策略,该策略考虑了每层切片内材料组分的变化,针对不同变化方向生成相应的填充路径,以确保打印过程中的材料组分变化最小,从而提高成型件的材料精度。对多个功能梯度模型进行仿真演示,将生成的打印路径采用OpenGL可视化分析其材料组分误差,并通过实验验证了路径规划策略的正确性。     

三维功能梯度材料复杂形状零件的制造技术及发展趋势

从功能梯度材料的产生背景、概念及特点出发,综述了目前三维功能梯度材料复杂形状零件的现状,着重介绍了该类零件并行制备的方法,并探讨了三维功能梯度材料复杂形状零件的研究发展方向与前景,为后续研究工作提供了一定的指导和启迪。     

基于三维体素模型的功能梯度材料信息建模

以快速成型技术为背景,提出了一种基于体素模型的功能梯度材料／零件建模方法。根据八叉树结构,将复杂CAD模型离散为精确的26邻接体素模型,选取点、线或面作为参考特征,以数字距离变换为手段,计算体素中心到特征点、线或面的最短欧氏距离,选取适当的以此距离为变量的材料组分分布函数,建立起复杂零件的功能梯度材料模型,实验证实了本方法的有效性。     

梯度功能材料的研究进展

梯度功能材料(FGM)自二十世纪八十年代作为一种新型功能材料出现以来，得到了迅速发展。本文介绍了FGM的概念及其开发背景；综述了近年来FGM在设计、制备以及性能评价方面的研究现状；最后对FGM的发展前景作了展望。     

梯度功能材料的研究进展

梯度功能材料(FGM)自二十世纪八十年代作为一种新型功能材料出现以来,得到了迅速发展。本文介绍了FGM的概念及其开发背景;综述了近年来FGM在设计、制备以及性能评价方面的研究现状;最后对FGM的发展前景作了展望。     

一种功能梯度材料活塞的材料梯度方程选择

应用复合材料热性能理论,采用有限元分析软件AD INA分析具有不同参数的材料梯度方程的陶瓷纤维梯度增强活塞的温度分布和应力分布。结果表明:陶瓷纤维梯度层可以明显改变活塞温度分布,缓和由于热膨胀系数不匹配,在陶瓷纤维增强层与活塞本体交界处产生的应力。并根据计算结果选出最优的材料梯度方程。     

功能梯度材料的低温挤压成形过程建模与实验研究

使用低温挤压成形方法制造功能梯度材料（FGM）过程中,膏体材料存在气泡、结块和一定程度的液相迁移现象,导致挤压成形过程难以控制。使用系统辨识的方法建立了FGM成形过程的差分模型,运用残差的方差分析方法对系统模型的阶次进行估计,运用递推最小二乘法对参数进行辨识,得到FGM成形的控制模型。设计了自适应控制器,对FGM成形过程进行实时控制。实验验证了控制模型的准确性和控制方法的有效性。     

采用真空熔烧法制备功能梯度材料的研究

阐述了功能梯度材料的概念和主要制备方法。重点介绍了采用真空熔烧法制备功能梯度材料的原理、特点及应用。用该方法所得涂层结合强度高，耐蚀、耐磨、抗高温氧化性及抗热疲劳性好，具有广阔的应用前景。     

基于从材料空间到几何空间映射思想的功能梯度材料建模方法

针对一些材料组分变化比较复杂的功能梯度材料,因从几何空间到材料空间没有映射函数而需要将每一部分几何信息与其相应的材料信息成组地存储起来,造成数据冗余等问题,增加了数据存储内存空间和数据操作时间,提出从材料空间到几何空间映射的建模思想。首先定义材料空间,然后给定从材料空间到几何空间的映射函数,通过材料组分值和相应的映射函数,即可确定与给定材料组分值对应的几何空间。再利用插值算法,计算其他部分的材料信息,最终实现模型几何信息和材料信息的整体表达,提高数据表示的简洁性。通过对功能梯度材料齿轮零件建模的实例,证明了所提方法的可行性和有效性。     

功能梯度材料的研究动态

功能梯度材料是一种新型复合材料，它的两侧由不同性能的材料组成，而中间部分的结构是以原子、分子级连续变化，从而消除了不同材料结合的性能不匹配因素。本文介绍了功能梯度材料的概念和开发背景，着重论述了功能梯度材料在材料设计、制备和性能评价方面的研究现状及其应用前景。     

成分梯度材料零件的激光选区熔化成型

为解决复杂结构金属梯度材料零件制造技术的难题,对成分梯度材料零件的激光选区熔化成型方法展开了研究。通过零件梯度设计法结合多组扫描路径数据文件及一个txt格式文件,实现了成分梯度材料零件增材制造数据的获取;通过双轴摆动的粉末实时混合均布装置实现了梯度成分粉末的实时混合及均布;采用柔性清扫回收原理解决激光选区熔化制造梯度材料零件时同层内不同粉末的清理回收问题。利用自主研发的梯度材料零件激光选区熔化成型系统展开了实验验证。获得了4340+CuSn10梯度材料零件,颜色上呈明显的梯度过渡,对其前侧面及上表面进行EDS分析,发现中间3个梯度区域Fe的平均质量百分比在垂直方向分别为4.94%,36.49%,59.16%,在水平方向分别为12.88%,41%,53.59%,在不同层之间、同一层不同区域之间均呈梯度变化。该方法可实现成分梯度材料零件自由增材制造,为该类零件的制造提供了新的选择。     

八叉树细化功能梯度材料零件体素模型的描述与分析方法

采用体素模型可以解决传统建模难以满足几何信息和材料信息融合的问题,体素单元尺寸的大小直接影响模型精度和模型数据量,当使用大尺寸体素单元体素化功能梯度材料零件时,描述该模型需体素单元数量较少,但模型精度较低,模型曲面和材料梯度过渡区阶梯效应比较明显,梯度过渡区材料组分变化不够平滑。为此,提出了一种利用八叉树细化体素模型局部体素单元的方法,解决了体素单元尺寸和体素模型数据量之间的矛盾;在此基础上,使用APDL将局部细化后的体素模型转换为ANSYS有限元模型进行相关性能分析。试验结果表明:细分算法保证体素模型在使用较少数据的同时拥有较高精度;体素模型转换为ANSYS有限元模型后可以直接进行网格划分、加载等操作。