Al—Fe系梯度功能材料断口特征及其多尺度分形研究

研究了Ａｌ－Ｆｅ系梯度功能材料的试样不同部位的断口特征；基于离散分形布朗随机场模型，对试样断口进行多尺度分形研究，结果表明断口的分形参数Ｈ值也呈梯度分布，它反映了该材料的韧性呈梯度分布。     

分形在梯度功能材料中的应用

对材料科学中的分形图形提取过程进行了研究，探索出一条行之有效的分形图形提取流程，用ＶｉｓｕａｌＣ＋＋可视化编程语言设计了分形维数计算程序，提取了Ｍｏ／β′－Ｓｉａｌｏｎ与Ｔａ／β′－Ｓｉａｌｏｎ系梯度功能材料界面的分形，并利用分维计算程序对其分殂维数进行了计算，实验证实Ｍｏ／β′－Ｓｉａｌｏｎ与Ｔａ／β′－Ｓｉａｌｏｎ系ＦＧＭ界面存在扩散，且烧结过程为扩散控制。分形维数计算结果与实验吻合。     

功能梯度材料表面分形维数的研究

研究了等离子喷涂工艺制备的ZrO2/NiCrAl系功能梯度材料,测量了其水平面与垂直面的分形维数。结果表明,随着NiCrAl含量的升高,分形维数呈曲线变化,分形维数与抗弯强度具有较好的对应关系;在NiCrAl含量为30％附近存在渗流区域,抗弯强度值出现突变。对该材料的研究,初步建立了分形维数与宏观性能之间的关系。     

梯度功能材料及其新的研究领域展望

梯度功能材料及其新的研究领域展望唐新峰，张联盟，袁润章（武汉工业大学材料复合新技术国家重点实验室武汉４３００７０）一、前言梯度功能材料（ＦｕｎｃｔｉｏｎａｌｌｙＧｒａｄｉｅｎｔＭａｔｅｒｉａｌ，ＦＧＭ）是为适应未来航天飞机、宇宙飞船等高技术领域发展的...     

梯度功能材料的研究

梯度功能材料是五年前由日本科学家提出的新概念和新思想,其两侧由不同性能的材料组成,以对付苛刻的使用环境;而中间部分的组成和结构又是连续变化的,使其内部界面消失,以减小和克服结合部位的性能不匹配因素。这类材料在航天事业和核工业中有看广阔的应用前景和极高的使用价值。本文着重介绍了梯度功能材料的设计思想、目前的研究现状、以及我们在这方面做的一些工作。并综述和比较了各类制备工艺技术。     

基于耦合扩展多尺度有限元方法的功能梯度材料热应力分析

以高效模拟功能梯度材料(FGM)微观非均质性对整体热力学性能的影响为研究目的,通过随机形态描述函数(RMDF)法和体积分数的指数分布建立FGM二维微结构,在此基础上,发展了FGM热应力分析的耦合扩展多尺度有限元方法(CEMsFEM)。该方法基于扩展多尺度有限元方法(EMsFEM)的基本思想,对温度场和位移场构造数值基函数,以把微观非均质材料性质带到宏观响应中。同时为了考虑泊松效应导致的不同方向间的耦合作用,在位移场数值基函数中增加了耦合附加项。通过数值基函数建立宏微观单元信息的映射关系,在宏观尺度求解有效方程,节约计算量。为了更好地考虑微观载荷的影响,把结构的真实响应分解为宏观响应和微观扰动,进一步推导出修正的宏观载荷向量。通过不同体积分数分布的FGM在不同载荷工况下的热应力分析算例验证了本文中方法的正确性和有效性,最后讨论了微结构的尺寸效应对结构热力学响应的影响。     

梯度功能材料的研究与展望

梯度功能材料是基于一种全新的材料设计概念合成的新型复合材料，本文叙述了梯度功能材料的概念和开发背景，着重介绍了梯度功能材料的研究内容和现状以及在航天、核能、电子、光学、生物医学等领域的应用前景，并展望了这种新材料今后的研究动向。     

梯度功能材料的研究评述

叙述了梯度功能材料（FGM）的概念，结构特征以及制备方法。评述了梯度功能材料研究的现状，提出了将梯度功能材料与纳米材料、梯度功能材料与智能材料系统地结合，将是21世纪材料科学发展的主导方向之一。     

Al2O3—Ti系梯度功能材料残余热应力有限元分析

采用有限元方法对Ａｌ２Ｏ３－Ｔｉ系梯度功能材料在制备过程中产生的残余热应力进行了线弹性分析，详细讨论了梯底层数目，梯度层厚度和成分梯度指数对应务大小和分布的影响，确定了各项最佳参数。非梯度功能材料与优化后的梯度功能材料的残余热应务对比结果显示；梯度功能材料缓和热应力的效果十分显著。     

梯度功能材料

梯度功能材料是一种新型的复合材料,其特点是界面的成分和组织连续变化,使材料的热应力大为缓和。本文叙述了梯度功能材料的进展以及在航天、核能源、生物医学工程、电子工程等领域的应用和制备方法。     

TiC-Ni梯度功能材料的SHS研究

利用自蔓高温燃烧合成反应结合准热等静压技术（ＳＨＳ／ＰＨＩＰ）制备了致密性良好的ＴｉＣ－Ｎｉ系梯度功能的材料,产物的成份分析显示Ｎｉ元素沿厚度方向相对连续而平滑地过渡,明显不同于反应前的阶跃式分布,随着Ｎｉ含量的增加,燃烧温度的降低,梯度层中ＴｉＣ颗粒尺寸逐渐减少,各梯度层的硬度,相对密度也随Ｎｉ含量的添加而变化。     

梯度功能材料的研究现状与展望

回顾了梯度功能材料（ＦｕｎｃｔｉｏｎａｌｙＧｒａｄｉｅｎｔＭａｔｅｒｉａｌｓ，ＦＧＭ）的诞生背景，综述了ＦＧＭ的表征技术，制备方法和研究现状。ＦＧＭ的应用领域不再局限于结构材料，已扩展到其它功能材料，成为国际材料科学研究的前沿课题。本文重点介绍ＦＧＭ在电子材料和光学工程方面的应用，并对ＦＧＭ的未来进行了展望。     

有机梯度功能材料的研究

由聚合物、单体、添加剂组成的混合溶液液膜直接成型制得的有机梯度功能膜材料，经扫描电镜和力学性能检测表明，其结构完整性好，梯度组成较均匀，两聚合物材料间能牢固联接。加之是一步成型为梯度功能材料，所以工艺较简便，易制成实用规格的材料。     

梯度功能材料板瞬态温度场有限元分析

采用有限元法与有限差分法相结合的方法,对梯度功能材料板的瞬态温度场进行了分析,并且通过ＺｒＯ２和Ｔｉ－６Ａｌ－４Ｖ组成的梯度功能材料对本方法的正确性进行了检验,最后给出了加热、冷却过程的瞬态温度场分布。     

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.     

3Y-TZP/LZAS微晶玻璃功能梯度涂层的微观结构与性能

为了提高钢基体微晶玻璃涂层的韧性, 在Q235钢基体上采用涂搪法制备了钇稳定四方相氧化锆/Li₂O- ZnO-Al₂O₃-SiO₂ (3Y-TZP/LZAS) 微晶玻璃功能梯度涂层。采用XRD、SEM分析了梯度涂层的物相组成和微观结构, 采用压痕法测试并计算了涂层的显微硬度和断裂韧性, 通过粘接-拉伸法测试了涂层的结合强度。结果表明, 3Y-TZP/LZAS微晶玻璃功能梯度涂层各层之间的界面结合紧密; 涂层与钢基体依靠玻璃中的SiO₂与铁的氧化物发生界面反应形成牢固的结合, 反应产物为Fe₂SiO₄和FeSiO₃; 涂层的显微硬度和断裂韧性沿涂层厚度方向逐渐增大, 涂层韧性提高是表面残余压应力增韧、3Y-TZP相变及3Y-TZP的颗粒增韧共同作用的结果; 梯度涂层与Q235的结合强度达16.3 MPa。热震实验表明, 梯度涂层在300℃下经历30余次热循环, 表现出较好的抗热震性能。     

材料断口分形研究现状及发展前景

讨论了分形几何应用于断裂研究的几个基本问题,主要包括断面的分形特征与分形测量,分维与断裂韧性的关系以及金属断裂的多种分形模型.进一步阐述了分形理论在金属断裂方面的应用前景.     

对流换热边界下梯度功能材料板瞬态热传导有限元分析

用有限元法与有限差分法相结合的方法 ,对处在对流换热边界条件下的梯度功能材料板的瞬态热传导问题进行了分析 ,并且通过由ZrO2 和Ti 6A1 4V组成的梯度功能材料板对本方法的正确性进行了检验 ,最后给出了对流换热边界下的瞬态温度场分布。数值计算结果表明 :材料组分的分布形状系数M、环境介质温度和对流换热系数的变化对梯度功能材料板的瞬态温度场分布均有明显的影响。本文结果为梯度功能材料的优化设计和进一步的热应力分析提供了理论计算依据。