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功能材料范文第1篇
英文名称：Metallic Functional Materials
主管单位：中国钢铁协会 中国科协
主办单位：钢铁研究总院;中国金属学会功能材料分会
出版周期：双月刊
出版地址：北京市
语
种：中文
开
本：大16开
国际刊号：1005-8192
国内刊号：11-3521/TG
邮发代号：18-244
发行范围：国内外统一发行
创刊时间：1994
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功能材料范文第2篇
关键词：功能梯度材料(FGM) 概念 表征 性能 制备 前景
1 概述：
功能梯度材料（Functionally Graded Materials,简称FGM）是采用先进的材料复合技术, 使材料的组成、结构沿厚度方向呈梯度变化的一种新型的非均质复合材料。FGM的概念是由日本学者平井敏雄、新野正之等人于1987 年提出的为了解决在设计制造新一代航天飞机的热应力缓和问题的材料。在航天飞机推进系统并列喷气燃烧器或再用型火箭燃烧器中, 由于气体燃烧温度高达2000℃ , 燃烧室壁承受的热负荷可达100MW/m2, 因此用做燃烧室壁的材料对耐热性、隔热性、耐久性和强韧性有很高的要求。最初研究的FGM是表面使用温度达2000K、表里温度相差约1000K 的新型超耐热材。
2 表征:
2.1 基于梯度源的功能梯度材料表示方法
基于梯度源的功能梯度材料实体模型由香港大学的Y. K. Siu 和S. T. Tan,提出该模型将实体的几何元素 (如点、线、面)作为梯度源,记录该梯度源下的材料成分方程f ( d )及材料数组M, 其中, 材料成分方程f ( d)由各点到梯度源的垂直距离来记录实体内部材料分布情况.
2.2 基于力学性能和玻璃化转变温度的功能梯度材料表示方法
通过均匀分散碳纳米填料制备FGM ,用玻璃化转变温度和应力与应变行为的梯度来表征这些材料。当油含量沿着薄层厚度从0 份变为100 份时,FGM 的玻璃化转变温度Tg从- 56 ℃变为- 80 ℃。油含量的变化也使拉伸强度、弹性模量、拉断伸长率等沿厚度发生变化。FGM 的机械性能和Tg 的这种变化有助于在过渡区的低温环境下(即- 56 ℃～80 ℃) 既保持弹性又具有强度。
3 制备方法:
3.1 电沉积法
在含有某种金属离子的电解溶液中将被沉积工件作为阴极，通过一定波形的低压直流电，使金属离子不断在阴极上沉积为金属的过程。主要的工艺方法有电镀、电泳和电铸。该法的优点是对所镀材料的物理、力学性能破坏较小，且设备简单，制备成本低。
3.2化学镀
由溶液中的还原剂把金属离子还原为金属沉淀在基体材料上的一种工艺方法。该法的优点是操作温度低、不需要压力、设备简单、镀层厚度可操纵，并且可以加工任意复杂形状的零部件等。
3.3 离心铸造法
将熔体在凝固过程中析出的初生相作为增强相，使其在离心力场中凝固，利用初生相与金属熔液间的密度差， 从而在材料中形成梯度的组织或成分分布，得到自生功能梯度复合材料。通过改变转速、颗粒大小、加工时间、温度和密度来控制成分的梯度分布。该方法优点很多： 增强颗粒与金属熔体的润湿性较好； 增强颗粒与基体金属的界面结构较好； 工艺设备简单， 生产效率高， 成本低廉； 能够制备高致密度、大尺寸的梯度功能材料等。
3.4等离子喷涂法
等离子喷涂法是将熔融状态的喷涂材料, 用高速气流使之雾化并喷射在基材表面上形成喷涂层的一种表面加工方法。用该方法制作的涂层为层状结构, 这种技术可用来制作较厚涂层。该方法的关键是如何控制陶瓷和金属的混合比、输送条件和流速,从而使涂层成分梯度变化尽量小。该方法的优点没有氧化性气体作为工作气体，涂层致密度高等。
4 应用
尽管功能梯度材料以热应力缓和为设计中心，但是随着科技的进步，FGM迅速发展, 已经涉及到航空、航天、兵器、电子、机械、医学等各个领域, 而且已取得了一定成果, 且具有广阔的发展前景。
参考文献：
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[5] 汪涛，鲁玉祥，祝美丽，等．颗粒增强金属基复合材料的制备技术回顾与展望[J]．宇航材料工艺，2000，(1)：12-17．
[6] Watanabe Y， Nakamura T． Microstructures and wear resistances of hybrid Al-(Al3Ti+Al3Ni) FGMs fabricated by a centrifugal method [J]．Intermetallics，2001，(9)： 33-43．
功能材料范文第3篇
二氧化钒微测辐射热计的制备及工艺王利霞 何秀丽 高晓光 (305)
短沟道n-MOSFET亚阈值电流模拟计算分析王洪涛 王茺 胡伟达 杨洲 熊飞 杨宇 (311)
高度取向的（Pb0.5Sr0.5）TiO3/LaNiO3异质结构铁电薄膜性能程铁栋 杨丽荣 唐新桂 易见兵 (316)
应变硅的应变量表征技术段宝兴 杨银堂 (323)
Ni掺杂ZnO晶体的制备及红外光谱特性赵俊锋 陈建华 陈文华 沈晓冬 陆春华 (329)
隔离器用羰基铁系微波吸收材料的硅烷偶联剂改性王向楠 彭承敏 徐光亮 李扬兴 邓晓东 (335)
PDP用高亮度（Y,Gd）BO3：Tb3＋绿色荧光粉的合成杨溦 唐宏科 刘铨铃 蔡步军 (341)
退火温度及存储对辐照后VDMOS参数恢复特性影响单尼娜 吕长志 李志国 张小玲 郭春生 朱春节 (347)
ZAO包覆SmBO3纳米复合粒子的制备李永梅 沈晓冬 崔升 (353)
硼碳氮薄膜的脉冲激光沉积及其光学性能杨琼 王传彬 章嵩 张东明 沈强 张联盟 (358)
无水乙醇对双层油酸包覆结构中物理吸附层的影响杨坤 彭华备 文玉华 (363)
非晶Fe78Si9B13合金涂层及涂层对磁性能的影响马国俊 郭彦宏 支起铮 何开元 (369)
简报
考虑自热效应的AlGaN/GaN高电子迁移率晶体管建模与仿真姜霞 赵正平 张志国 骆新江 杨瑞霞 冯志红 (374)
MnZn铁氧体/FeSiAl粉末复合体磁芯的制备及其高频EMI抑制性能李凤辉 王群 唐章宏 (379)
EMC材料参数对微电子封装器件热应力的影响牛利刚 杨道国 李莉 (384)
新型Ce：YAG陶瓷荧光体封装白光LED的性能朱学绘 范广涵 王海丽 沈德忠 章勇 (389)
溶胶-凝胶法制备ZnO：Sn（TZO）薄膜孙惠娜 刘静 高美珍 (394)
基于有限单元法三轴体微加速度传感器固有频率的灵敏度分析吴振亭 程传蕊 (399)
总剂量辐射下的NMOS/SOI器件背栅阈值电压漂移模型贺威 张正选 (403)
《第七届中国功能材料及其应用学术会议》征文通知（第二轮） (197)
第十一届国际材联亚洲材料大会征文通知 (198)
论文
GaAs／Si（100）异质外延4°偏角衬底对外延层结晶质量的提高熊德平 罗莉 雷亮 陈志新 (201)
工艺条件对蓝宝石化学机械抛光的影响汪海波 俞沁聪 刘卫丽 宋志棠 张楷亮 (206)
添加剂MnCO3和BaZrO3对Ba（Zn1／3Nb2／3）O3陶瓷烧结温度和介电性能的影响石锋 (211)
蓝宝石光纤端面上ZnO薄膜的温变特性周红 (217)
基于LIGA工艺的电铸镍材料特性郑利兵 石庚辰 韩立 (222)
采用精密印刷技术的玻璃浆料圆片级气密封装陈骁 罗乐 (227)
Mg：Sc：Fe：iLiNbO3晶体缺陷结构和全息存储性能罗伟 桂强 郑威 (233)
微波辅助一步合成ZnO纳米棒及其气敏性能王焕新 孙晓丽 宋彦良 李超 (238)
InP／InGaAsP异质结ICP刻蚀表面损伤董雷 张瑞康 江山 赵圣之 刘水华 (243)
光纤结构对参考光栅温度补偿误差影响金秀梅 雷宇 杜彦良 (249)
熔体快淬速度对Nd8Fe73Ti2Zr2B13.6C1.4双相纳米晶永磁合金磁性能的影响陈治安 罗骥 郭志猛 (255)
具平行微通道的无电场玻璃芯片微电渗泵游炜臻 林耿锐 叶嘉明 周勇亮 (261)
DC／DC变换器模块可靠性寿命预计刘扬 吕长志 谢雪松 段毅 王元春 (266)
简报
Pseudo—MOS晶体管和nMOS晶体管评估SOI材料抗总剂量辐射能力的比较毕大炜 张正选 张帅 (271)
采用金-金键合工艺制备垂直结构氮化镓发光二极管欧欣 陈静 武爱民 孙家胤 (276)
GMR硬磁偏置层加工技术郑洋 刘晰 曲炳郡 韦丹 魏福林 任天令 刘理天 (281)
射频反应溅射制备倾斜AlN薄膜吴雯 熊娟 杜鹏飞 陈侃松 顾豪爽 (285)
退火对Al／CdZnTe肖特基接触特性的影响白旭旭 介万奇 查钢强 王涛 傅莉 (289)
一种硅埋置型系统级封装中集成毫米波无源器件工艺王华江 汤佳杰 吴亮 罗乐 孙晓玮 (294)
煅烧温度对红色长余辉发光材料Sr3Al2O6：Eu^2＋Dy^3＋性能的影响崔彩娥 王森 黄平 (93)
掺杂Gd的Co2Z型铁氧体的微结构和高频性能郭世海 冯则坤 王新林 何华辉 (99)
DLC薄膜中sp2键含量对HUVEC细胞附着性能的影响黄蕊 王向晖 胡石琼 (104)
反转胶lift—Off工艺制备堆栈电感何大伟 程新红 王中健 徐大朋 宋朝瑞 俞跃辉 (109)
溅射法制备Mn—Zn铁氧体薄膜的磁性与微结构张弘 刘朝阳 王兰喜 贺德衍 魏福林 (114)
氧分压对Al2O3：Ce薄膜的发光性能及表面形貌的影响廖国进 骆红 闫绍峰 朱振华 (119)
Ag＋／TiO2-ZnO纳米复合薄膜的制备及双亲性能王青 李新丽 乜伟 夏咏梅 (125)
静电力驱动的液滴数字传输芯片皋华敏 李铁 许磊 刘翔 王翊 周萍 王跃林 (131)
不同形貌金纳米粒子的制备及其光谱特性王平波 宋玉哲 杜雪岩 韩根亮 刘国汉 (137)
利用容性频率选择表面改善单层雷达吸波材料吸波性能刘海韬 程海峰 王军 周永江 张德勇 (143)
NiO／FeCo磁性多层膜的高频磁性李玉伟 陈继红 唐东明 张豹山 鹿牧 陆怀先 (148)
一种基于QCM的液相混合微芯片的制作与应用峰 许宝建 程建功 金庆辉 赵建龙 徐元森 (153)
CMOS双层可变功函数金属栅技术段宝兴 杨银堂 (158)
一种FIB刻蚀结合KOH腐蚀的制造纳米梁的新方法成海涛 杨恒 王跃林 (163)
简报
BaAl2O4：Eu^2＋,Dy^3＋长余辉发光材料的燃烧合成及其发光特性李峻峰 邱克辉 赖雪飞 张佩聪 邓苗 (169)
Si基有机光电探测器低阻欧姆电极制作张旭 张桂玲 胥超 (174)
NdFeB磁粉的表面对柔性粘结永磁体性能的影响陈云志 孙爱芝 翟福强 (179)
Mo电极形貌对AlN薄膜择优取向生长的影响熊娟 顾豪爽 胡宽 (183)
Si含量对纳米晶Fe87-xCu1Nb3SixB9合金磁性能的影响马国俊 支起铮 丁丹 连法增 何开元 (187)
喷雾热解法制备掺氟氧化锡导电玻璃及其性能张志海 史成武 孙嵩泉 吴玉程 (191)
Au—CZT与Au／Cr—CZT接触性能比较 梁小燕 闵嘉华 赵岳 王长君 桑文斌 秦凯丰 胡冬妮 (1)
铁氮化合物的制备及电磁性能李建敏 王群 李永卿 (6)
AlSb多晶薄膜的制备及性质 贺剑雄 武莉莉 夏庚培 郑家贵 冯良桓 雷智 李卫 (11)
Sol—gel方法制备BiFeO3／Bi4Ti3O12多层薄膜及其电性能王秀章 晏伯武 刘红日 (17)
退火对玻璃包覆Fe69Co10Si8B13非晶微丝磁性能及力学性能的影响王成铎 张志豪 谢建新 (22)
水热法制备TiO2-硅藻土复合材料及其光催化性能方培育 吴建青 张京涛 吕明 (29)
水热合成法制备微纳米MnO2晶体不同形貌的电磁特性马贺 李宝毅 段玉平 刘顺华 冀志江 (35)
基于磁化机理的超磁致伸缩执行器磁滞模型韩同鹏 李国平 (41)
超薄SIMOX材料的Pseudo—MOSFET电学表征张帅 张正选 毕大炜 陈明 (47)
新型白光LED用SrMg2（PO4）2单一基质荧光粉栾林 郭崇峰 丁旭 (52)
新型Al2O3／BCB多层薄膜复合介质材料的传输线损耗特性周紫卓 王伟 谈惠祖 孙晓玮 (57)
简报
新型四元系铋基焦绿石陶瓷的介电性能华强 杜慧玲 史翔 崔玉 (63)
Nd2Fe14B／α—Fe交换耦合双层薄膜磁性能伍静 张敏刚 杨丽丽 闫晓燕 (68)
YVO4：Eu^3＋纳米晶的沉淀合成及发光性质李艳红 张永明 张杨 洪广言 (73)
Ni／Au、Pd／Au与P—AlGaN材料的接触特性白云 麻芃 朱杰 刘键 刘新宇 (77)
硼酸对蓝色铝酸锶长余辉材料的物相及发光特性的影响薛红伟 崔彩娥 郝虎在 黄平 (81)
氮流量对TaN薄膜微结构及性能的影响王超杰 蒋洪川 张万里 向阳 司旭 (85)
基于WO3薄膜的双声路声表面波型SO2气体传感器 文常保 朱长纯 巨永锋 邱彦章 许宏科 胡小东 吴媛 (1)
大位移MEMS静电梳齿驱动器的设计及制作明安杰 李铁 王跃林 (7)
具有高电流处理能力的多发射极条微波功率GeSi HBT沈飒 张万荣 谢红云 金冬月 李佳 甘军宁 (15)
钨丝微电极阵列的简易制备方法 姚源 李刚 张华 周洪波 孙晓娜 朱壮晖 隋晓红 (20)
2．4GHz射频薄膜体声波谐振器的研制汤亮 郝震宏 乔东海 (27)
极化效应对AIN／GaN共振隧穿二极管电流特性的影响汤乃云 (34)
新型高灵敏度GLV光学电流传感器设计与性能分析鲁亮 穆参军 李四华 吴亚明 (39)
带温度补偿结构的高灵敏度光读出红外成像阵列器件设计李珂 冯飞 熊斌 王跃林 (46)
水溶性ZnSe纳米晶的微波制备与表征赛丽曼 陆昊婷 何耀 汪联辉 (53)
衍射法X射线激光分束光栅平行度测量系统谭鑫 刘颖 刘正坤 付绍军 (61)
非晶Tb／Fe／Dy和Fe／Tb／Fe／Dy纳米多层膜磁性能及超磁致伸缩性能李晓东 潘丽坤 黄素梅 林丽峰 陈奕卫 孙卓 (66)
高介电栅介质材料HfO2掺杂后的物理电学特性武德起 姚金城 赵红生 张东炎 常爱民 李锋 周阳 (71)
SnO2纳米空心球的合成及在锂离子电池正极方面的应用曹艳霞 王万杰 王经武 陈荣峰 (75)
纳米晶WO3电致变色特性俞军 施寒潇 (79)
纳米集成电路中镍基CMP工艺吴碧艳 罗文媗 (83)
玻璃包覆钴基非晶丝巨磁阻抗效应田斌 江建军 马强 梁培 杜刚 何华辉 (87)
简报
大功率白光发光二极管光源的制作 钱敏 李海波 林丽锋 张哲娟 刘菁菁 杨介信 冯涛 (92)
二极管型碳基膜场发射显示器的制作 林丽锋 陈奕卫 钱敏 李天军 丁慧 张哲娟 孙卓 (97)
电子辐照的P（VDF／TrFE）共聚物的铁电弛豫异常现象陈小刚 姚熹 张德生 宋志棠 沈波 张良莹 (101)
温度梯度对碲锌镉单晶体生长过程热应力场的影响张国栋 刘俊成 (106)
脉冲激光沉积生长单相的Nd1.85Ce0.15CuO4薄膜及其激光感生热电电压效应熊飞 张辉 张鹏翔 蒋最敏 (113)
掺铜SnO2薄膜的光学气敏特性冯金垣 李伟杰 郝延华 (120)
一种硅埋置型微波多芯片组件封装的电性能戚龙松 罗乐 (125)
微过氧化物酶-11在碳纳米管／壳聚糖修饰电极上的直接电化学及电催化 姜慧君 Philippe Mercier Shiunchi (132)
基于TNT敏感聚合物的纳米阵列结构的制备与性质陈磊 峰 程建功 赵建龙 (143)
基于超分子结构的光电子材料的制备与表征李贵安 叶录元 朱庭良 马少华 张玉荣 邓仲勋 (148)
理论研究ZnO掺杂Al；Ga；In电子结构与光学属性张威虎 张富春 张志勇 阎军峰 贠江妮 (153)
不同压力下碳纳米管的电弧法合成及其表征郑明东 何孝军 伊廷锋 任世彪 (159)
制备温度对多孔硅光学特性的影响潘丽坤 李海波 孙卓 孙长庆 (165)
90nm工艺互连线CMP金属厚度偏离统计学分析周磊 蒋立飞 孙玲玲 (169)
Fe-O纳米晶合金膜的软磁和高频特性彭栋梁 王伟 王来森 陈远志 岳光辉 隅山兼治 日原岳彦 (175)
简报
PbTiO3／BiFeO3多层薄膜的铁电性质刘红日 王秀章 (180)
多量子阱红外探测材料的光致荧光谱马楠 邓军 史衍丽 沈光地 (185)
MnWO4-Li2WO4系厚膜湿敏元件的性能彭振康 陈环 洪琴 傅刚 (189)
AlGaN／GaN HEMT栅槽低损伤刻蚀技术黄俊 魏珂 刘新宇 (193)
NixFe3-xO4包覆空心玻璃微球的铁氧体化学镀制备及性能于美 刘建华 王承 李松梅 (197)
功能材料范文第4篇
（盐城工学院材料工程学院无机非金属材料工程系，江苏 盐城 224051）
【摘要】本文探讨了《功能材料》双语选修课的几种教学方法，分析了各种教学方法的作用和实施手段，为材料科学与工程等相关专业开设的其他双语专业选修课提供参考。
关键词 功能材料；双语教学；案例教学法；互动式启发教学法；对比式启发教学法
基金项目：感谢盐城工学院2014年度校级教学改革项目的资助，项目编号JY2014C36。
0引言
目前，材料科学与工程有关学科在本科教学中，为了使学生更加全面的了解材料科学前沿、掌握材料学科专业英语，很多学校都开设了《材料导论》双语课和《材料科学基础》双语课。而《功能材料》双语课这门课程一般是材料科学与工程有关专业研究生阶段开设的一门课程，该课程涉及的知识面较广，包含了各种功能材料的制备与合成、结构与性能、应用特点等，因此对学生知识面的广度和专业英语的要求都比较高。在本科教学中，很多学校也都开设了《功能材料》汉语课程，甚至作为专业主干课程介绍各种功能材料。然而《功能材料》双语课目前在国内材料科学与工程有关学科本科教学中开设的比较少。桂林电子科技大学的王江探讨了功能材料课程应用双语教学的可行性、双语教学过程中需要注意的一些问题并推荐了英文教材，指出这门课程引入双语教学，更能起到良好的教学效果。
本文探讨了《功能材料》双语选修课的几种教学方法，分析了各种教学方法的作用和实施手段，就如何提高《功能材料》双语选修课教学效果做了一些思考和探讨。
1案例教学法在《功能材料》双语教学中的应用
案例教学法是一种以案例为基础的教学方法，近年来广泛为广大教师采用到教学中去。《功能材料》双语课的教材虽然国外出版过几本很相关的功能材料教材，但是这些教材价格比较贵，学生负担不起，而且知识深度也跟本科生所掌握的知识体系不符。同时，《功能材料》双语课作为选修课开设，学校设置的学时数有限，一般为32个学时，国外的教材多数长达300多页，远远不能完成整本教材的教学内容。因此《功能材料》双语选修课可以采用自编教材，以各方面功能材料的英文综述作为该功能材料的基本知识和基本理论，通过学习顶级期刊杂志的文章来了解该功能材料的制备与合成、结构与性能以及应用特点，从而全面了解了该材料的发展动态，使学生既学习到了科学前沿，又能在同步翻译的过程中学习专业英语。因此英文综述和英文期刊作为案例开展《功能材料》双语选修课教学，既符合《功能材料》选修课的性质，又满足《功能材料》双语课的特点，同时解决了英文教材的问题，而且案例体系是可以实时更新的，使学生能够了解功能材料最前沿的科学研究，甚至可以学习《science》和《Nature》上相关材料的研究进展，用最权威的期刊杂志来向学生灌输知识是可以引起学生学习兴趣的。
2互动式启发教学法在《功能材料》双语教学中的应用
《功能材料》双语教学中以各方面功能材料的英文综述作为该功能材料的基本知识和基本理论，通过学习顶级期刊杂志的文章来了解该功能材料的制备与合成、结构与性能以及应用特点，因此在专业英语的学习任务很重，需要课前提前布置教学内容，让学生提前预习。如果可以充分调动学生的积极性，让学生自己通过查阅文献，翻译文献，了解该领域功能材料的发展动态，教师可以通过分组的方式让学生在课堂上通过课堂展示的方式，让学生自己讲述通过翻译和学习掌握的知识，一方面加深学生对知识的理解和掌握，另一方面可以充分调动学生学习的积极性，而且可以提高专业英语的学习效率。学生在自主学习和与组员的互动学习过程中，会产生疑问、提出疑问，最后通过与组员和老师的互动过程中解决疑问，这样可以提高学习效率。
3对比式启发教学法在《功能材料》双语教学中的应用
以各方面功能材料的英文综述作为该功能材料的基本知识和基本理论，往往存在一个问题，英文综述一般都比较长，教师同步翻译讲解的过程中会很枯燥，使学生丧失听课兴趣，而且功能材料种类繁多，涉及到声光电磁热等各方面功能，同时每一种性能的功能材料都有很多种具体的相关材料可以实现改性能，因此，在学习的过程中，教师如果能多采用对比式启发教学法能够使学生充分认识到不同材料的区别和关系，可以加深记忆，并提高学习效率。采用对比的方法往往会使学生记住材料间的差别，提高教学效果。
4总结
《功能材料》双语课程的教学还处于探索阶段，教学方法的选择和实施尤为重要，初步探索了案例教学法、互动式启发教学法和对比式启发教学法在《功能材料》双语教学中的应用，还需要在今后的教学过程中进一步完善和实践。希望本文能够为其他材料类课程的双语教学提供参考。
参考文献
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功能材料范文第5篇
关键词:梯度功能材料,复合材料,研究进展
Abstract :This paper introduces the concept ，types，capability，preparation methods of functionally graded materials. Based upon analysis of the present application situations and prospect of this kind of materials some problems existed are presented. The current status of the research of FGM are discussed and an anticipation of its future development is also present.
Key words :FGM；composite；the Advance
0 引言
信息、能源、材料是现代科学技术和社会发展的三大支柱。现代高科技的竞争在很大程度上依赖于材料科学的发展。对材料,特别是对高性能材料的认识水平、掌握和应用能力,直接体现国家的科学技术水平和经济实力,也是一个国家综合国力和社会文明进步速度的标志。因此,新材料的开发与研究是材料科学发展的先导,是21世纪高科技领域的基石。
近年来,材料科学获得了突飞猛进的发展[1]。究其原因,一方面是各个学科的交叉渗透引入了新理论、新方法及新的实验技术;另一方面是实际应用的迫切需要对材料提出了新的要求。而FGM即是为解决实际生产应用问题而产生的一种新型复合材料，这种材料对新一代航天飞行器突破“小型化”，“轻质化”，“高性能化”和“多功能化”具有举足轻重的作用[2]，并且它也可广泛用于其它领域，所以它是近年来在材料科学中涌现出的研究热点之一。
1 FGM概念的提出
当代航天飞机等高新技术的发展，对材料性能的要求越来越苛刻。例如：当航天飞机往返大气层，飞行速度超过25个马赫数，其表面温度高达2000℃。而其燃烧室内燃烧气体温度可超过2000℃，燃烧室的热流量大于5MW/m2, 其空气入口的前端热通量达5MW/m2.对于如此大的热量必须采取冷却措施，一般将用作燃料的液氢作为强制冷却的冷却剂，此时燃烧室内外要承受高达1000K以上的温差,传统的单相均匀材料已无能为力[1]。若采用多相复合材料,如金属基陶瓷涂层材料,由于各相的热胀系数和热应力的差别较大,很容易在相界处出现涂层剥落[3]或龟裂[1]现象，其关键在于基底和涂层间存在有一个物理性能突变的界面。为解决此类极端条件下常规耐热材料的不足，日本学者新野正之、平井敏雄和渡边龙三人于1987年首次提出了梯度功能材料的概念[1]，即以连续变化的组分梯度来代替突变界面,消除物理性能的突变,使热应力降至最小[3]。
随着研究的不断深入，梯度功能材料的概念也得到了发展。目前梯度功能材料(FGM)是指以计算机辅助材料设计为基础，采用先进复合技术，使构成材料的要素（组成、结构）沿厚度方向有一侧向另一侧成连续变化，从而使材料的性质和功能呈梯度变化的新型材料[4]。
2 FGM的特性和分类
2.1 FGM的特殊性能
由于FGM的材料组分是在一定的空间方向上连续变化的特点如图2,因此它能有效地克服传统复合材料的不足[5]。正如Erdogan在其论文[6]中指出的与传统复合材料相比FGM有如下优势:
1)将FGM用作界面层来连接不相容的两种材料,可以大大地提高粘结强度;
2)将FGM用作涂层和界面层可以减小残余应力和热应力;
3)将FGM用作涂层和界面层可以消除连接材料中界面交叉点以及应力自由端点的应力奇异性;
4)用FGM代替传统的均匀材料涂层,既可以增强连接强度也可以减小裂纹驱动力。
2.2 FGM的分类
根据不同的分类标准FGM有多种分类方式。根据材料的组合方式，FGM分为金属/陶瓷，陶瓷/陶瓷，陶瓷/塑料等多种组合方式的材料[1]；根据其组成变化FGM分为梯度功能整体型（组成从一侧到另一侧呈梯度渐变的结构材料），梯度功能涂敷型（在基体材料上形成组成渐变的涂层），梯度功能连接型（连接两个基体间的界面层呈梯度变化）[1]；根据不同的梯度性质变化分为密度FGM，成分FGM，光学FGM，精细FGM等[4]；根据不同的应用领域有可分为耐热FGM，生物、化学工程FGM，电子工程FGM等[7]。
3 FGM的应用
FGM最初是从航天领域发展起来的。随着FGM 研究的不断深入,人们发现利用组分、结构、性能梯度的变化,可制备出具有声、光、电、磁等特性的FGM,并可望应用于许多领域。
功 能
应 用 领 域 材 料 组 合
缓和热应
力功能及
结合功能
航天飞机的超耐热材料
陶瓷引擎
耐磨耗损性机械部件
耐热性机械部件
耐蚀性机械部件
加工工具
运动用具:建材 陶瓷 金属
陶瓷 金属
塑料 金属
异种金属
异种陶瓷
金刚石 金属
