功能梯度金屬陶瓷，其微觀結構沿某一個或某幾個特定得方向呈連續性變化，從而使其機械性能和熱力學性質沿這些特定的方向逐漸變化。
基本介紹
- 中文名：功能梯度金屬陶瓷
- 外文名：Functionally graded cermet
- 目的：緩和熱應力
- 套用：極端工礦條件下的切削刀具
簡介,目的,特性,套用,
簡介
功能梯度材料（Functionally Gradient Materials ，簡稱FGM）是1986年由日本仙台的幾位科學家提出的，它是一種組分、結構、物性參數都呈連續變化或階梯變化的高性能材料。對於金屬陶瓷而言，由於其微觀結構沿某一個或某幾個特定方向呈連續性變化，從而其機械性能和熱力學性質沿這些特定的方向逐漸變化。
目的
消除了由於金屬和陶瓷物性參數的巨大差異而在材料內部產生的熱應力界面，達到緩和熱應力的目的。例如，金屬陶瓷功能梯度材料板，其一側為純金屬，另一側為純陶瓷，沿著板厚方向，陶瓷相的相對組分比從0到1連續變化，其微觀結構由陶瓷顆粒分散在金屬基體中的彌散結構變化為金屬顆粒分散在陶瓷基體中的彌散結構，中間組分的微觀結構為滲流結構。因而，金屬陶瓷功能梯度材料在其陶瓷一側具有良好的耐熱性、耐腐蝕性和耐磨性，而在其金屬一側則有良好的導電性和機械強度，從而使金屬陶瓷梯度材料不僅能承受高溫和巨大的機械負荷，而且還能在頻繁的熱衝擊與溫差負荷下長期工作。
特性
1、兼有陶瓷的耐熱性、.耐磨性，同時兼有金屬的機械韌性；
2、組分與結構的連續變化消除了陶瓷與金屬之間的巨觀熱應力界面，緩和了材料內部的熱應力；
3、材料的組分分布可按具體使用條件進行最佳化設計；
4、能充分發揮各組分原料的性能；
5、可供利用的原材料、結構控制技術種類較多，可根據部件的結構和具體使用條件加以選擇。
套用
採用電場激活和壓力輔助燒結（Field-actived and Press-assistedSynthesis，FAPAS） 先進工藝製備的金屬陶瓷功能梯度材料，由多層化學成分和物理性能漸變的陶瓷和金屬材料層狀複合結構組成。表層陶瓷材料為硼化鈦、碳化鈦、氮化矽、氨化硼、氧化鋯和氧化鋁等單相陶瓷或複合陶瓷，底層金屬材料為合金鋼、鎳合金、鈦合金、銅合金等金屬材料，中間層為不同比例遞變的金屬陶瓷複合材料。製備工藝採用機械合金化、重力疊層法和FAPAS法高溫高壓燃燒合成等先進技術。適用於高溫、高衝擊、輻射和腐蝕等極端工礦條件下的機械設備及高速切削刀具。
