梯度複合材料

簡介

採用先進的材料複合技術、通過控制構成材料的要素(組成、結構等)由一側向另一側呈連續梯度變化的非均質材料。其內部可達到界面消失，性質和功能相應於組成和結構的變化而呈現梯度變化，可減小和克服結合部位的性能不匹配因素。

製備方法

其製備方法有相分布控制和粒子排列技術兩大類，包括物理真空鍍膜、化學氣相沉積、粒子排列燒結、等離子噴鍍、薄膜疊層和自蔓延高溫合成法等。

材料提出因素

該種材料是針對超耐熱材料而提出的。隔熱性耐熱材料是在耐熱金屬表面塗覆一層耐高溫陶瓷，在高溫下由於二者熱膨脹係數的差異很大而在界面處產生很大的熱應力，該應力可能導致二者剝離破壞。在二者之間通過連續控制內部組成和微細結構的變化，消除兩者間界面，緩和熱應力，使整體材料耐熱性和機械性能均得到提高。

套用

該種材料在核能、電子、光學、化學、電磁學、生物醫學以至日常生活領都有著一定的潛在套用前景。

梯度材料

梯度材料，嚴格意義上講，應該稱作“梯度功能複合材料”（簡稱FGM），又稱傾斜功能材料。古人很早就根據這種思路來煉鐵，在日本出土的一把劍刃上，我們可以看到劍鋒、刃部和主體的顏色是不同的，這說明它們的成分也是不同的。大自然早就把這個概念引入生物組織中了，例如，動物的骨頭就是一種梯度結構，外部堅韌，內部疏鬆多孔。廚房使用的一把菜刀刀刃部需要硬度高的材料，而其他部位的材料則應該具有高強度和韌性。

梯度功能材料

梯度功能材料早就出現在自然界中。竹子是一種典型的梯度功能材料，人類和動物身體中的骨骼也是一種梯度材料，其特點是結構中的最強單元承受最高的應力。生物的梯度結構與人造梯度結構之間存在很大差異。有生命的FGM是“有智慧型的”，它們能感受所處環境的變化(包括局部應力集中)，產生相應的結構修改，而人造梯度材料至少還缺乏這種功能。

材料顯著特徵

⑴組分結構及物性參數都呈連續變化；

⑵同一件材料的兩側具有不同性質或功能，且能完美結合；

⑶在苛刻的使用條件下性能匹配而不發生破壞。

粉末冶金法

將金屬、陶瓷等粉末按一定梯度分布直接填充到模具中加壓燒結；也可將不同組分粉末壓成薄膜/片後進行疊層燒結。控制各組分混合比，使壓後的粉坯梯度層間任一組分濃度變化較小，梯度層間接合緊密。調節粉末粒度分布和燒結工藝，可得良好熱應力緩和的梯度功能材料。