粉末冶金技术制备功能梯度材料研究进展

第3 1卷第 4期2 0 1 3年 8月

粉末冶金技术Powde r Me t al l ur g y Te c hno l og y

Vo 1 .31,No . 4 Au g . 2 01 3

粉末冶金技术制备功能梯度材料研究进展崔海龙一赵忠民一张龙(军械工程学院车辆与电气工程系机械制造教研室，石家庄 3 5 0 0 0 3 )

摘要： 功能梯度材料因其所呈现出的优异性能，已成为材料领域的研究热点之一。本文通过介绍粉末冶金技术制备功能梯度材料的国内外研究动态，对粉末冶金技术制备功能梯度材料的工艺流程进行了系统论述，尤其对功能梯度材料的粉末成形工艺予以重点阐述，并对其发展趋势进行了展望。 关键词：功能梯度材料；粉末冶金；粉末成形；烧结

Pr o g r e s s i n f u nc t i o n a l l y g r a de d ma t e r i a l s pr o d uc e d by p o wde r me t a l l ur g yCui Ha i l o ng,Zha o Zho ng mi n,Zha ng Long

( T e a c h i n g a n d R e s e a r c h S e c t i o n o f Me c h a n i c a l Ma n u f a c t u r i n g,Ve h i c l e a n d E l e c t r i c E n g i n e e r i n g De p a r t me n t,

O r d n a n c e E n g i n e e r i n g C o l l e g e, S h i j i a z h u a n g 3 5 0 0 0 3, C h i n a )

Ab s t r a c t:F u n c t i o n a l l y g r a d e d ma t e r i a l (F G M)i s a n e w t y p e o f c o mp o s i t e ma t e r i a l w i t h s p e c i a l s t r u c t u r e s a n dc h a r a c t e r i s t i c s,wh i c h h a s be c o me o ne o f t he ho t s po t s i n t h e ma t e r i a l f i e l d . Ba s e d o n a n o v e r v i e w o f t h e a c h i

e v e me nt s i n FGM b y po wd e r me t a l l ur g y,p r o c e s s i n g r o u t e s o f FGM we r e i n t r o du c e d i n g e n e r a 1 . Es pe c i a l l y,p o wd e r or f mi n g f o r FGM wa s d i s c u s s e d, a n d t he de v e l o p me nt t r e n d o f FGM wa s a l s o c o ns i de r e d . Ke y wo r ds:f un c t i o n a l l y g r a d e d ma t e r i a l;p o wd e r me t a l l ur g y;p o wd e r f o r mi n g;s i n t e r i ng

功能梯度材料 ( F G M)是指材料的化学成分、显

所谓 F G M制备工艺，是指在空间上构建出非均

微组织结构与原子阵列等随空间位置梯度变化，从而使材料性能呈梯度变化的一种材料。 。1 9 7 2年， B e v e r和 D u w e z 已在理论层面认识到具有梯度结构的功能梯度复合材料的应用前景，但由于当时

质梯度结构并将之转化为致密块体材料的加工过程，分为梯度工艺和致密化工艺。

根据材料构成特征的不同，梯度工艺通常分为构建型、均质型与偏析型 3种类型。其中构建型工艺是指在空间范围内逐层构造梯度结构，均质型工

缺乏制备 F G M的有效方法，该研究成果在世界范围内的影响十分有限。直至 1 5年后，日本针对功能梯度材料的国家研究计划——“关于缓和热应力 F G M 的基础技术研究” 的实施，以及后来以功能梯度

艺则是将 2种均质材料间的显著界面转变成不同材料间过渡的梯度结构，而偏析型工艺则是利用外场 (如重力场或电场 )作用将宏观上的均匀材料转变为梯度材料。材料致密化工艺通常包括干燥和烧结或者固化，这些工艺都需满足制备 F G M的要求，即保证材料梯度结构完整或不能变化到无法控制的程度；同时，还需注意在无压烧结时抑制材料的非均匀收缩，以避免材料产生变形或内部梯度层间产生微

材料及其制备技

术为重点关键技术的美国 N A S P计划、德国 S a n g e r计划、英国 HO T O L计划和俄罗斯图一

2 0 0 0计划的开展，有关功能梯度材料的制备与

加工工艺才得以系统、深入地研究，并衍生出众多的材料制备工艺。国家自然科学基金资助项目 ( 5 1 0 7 2 2 2 9 )

十 崔海龙 ( 1 9 8 9一),男，硕士研究生。E— ma i l: h a i l o n g一 1 2 2 5@1 6 3 . C O B }} 通讯作者：赵忠民( 1 9 6 8一),男，副教授。E ma i l: z h a o— z h o n g m i n@1 6 3 . C O B 收稿日期： 2 0 1 3一 O 1— 2 5