梯度材料

摘要： 基于弹性理论,利用有限元对热力载荷作用下功能梯度压力容器筒体进行弹塑性分析。结果表明,减小筒体梯度材料的杨氏模量梯度因子、热导率梯度因子或增大热膨胀系数梯度因子能够减小塑性区范围。

摘要： 目的 提高TC4/GH4169梯度过渡界面的元素分布均匀性,削弱界面效应,制备二维TC4/GH4169梯度结构。方法 利用激光增材制造技术,采用TC4-90%TC4+10%GH4169-GH4169的梯度过渡方式制备TC4/GH4169一维梯度材料,并在一维梯度的基础上设计二维梯度结构,制备TC4/GH4169二维梯度材料。利用场发射扫描电子显微镜对TC4/GH4169一维和二维梯度材料内的析出相以及各梯度过渡界面的组织形态进行分析,利用能谱仪对各梯度过渡界面处的元素分布进行分析。结果 一维梯度90%TC4+10%GH4169-GH4169界面相比于TC4-90%TC4+10%GH4169界面材料相互渗透程度更高。由于TC4内Ni元素的加入,在90%TC4+10%GH4169内生成了较多的呈交联网状分布的Ti_(2)Ni析出相。二维梯度样件在水平方向的界面波动程度以及材料相互渗透程度相比于沉积方向更高,其中二维梯度水平方向TC4-90%TC4+10%GH4169界面两侧元素充分扩散,相比于一维梯度TC4-90%TC4+10%GH4169界面处的元素分布均匀性显著提高。结论 通过合适的梯度过渡方式以及二维梯度结构设计有效提高了梯度材料过渡界面的元素分布均匀性,显著削弱了界面效应,对梯度材料的制备具有指导意义。

摘要： 利用激光粉末沉积技术制备轻质Ti/Al密度梯度材料,采用扫描电子显微镜、电子探针显微分析仪、能谱仪、显微硬度测试仪等,分析了梯度材料的组织结构特征,研究了激光粉末沉积轻质Ti/Al密度梯度材料的裂纹形成机理及其自愈合行为。结果表明:轻质Ti/Al密度梯度材料的微观组织呈现渐变特征,相结构转变呈现Ti→Ti3Al→TiAl+Ti_(5)Si_(3)→TiAl_(3)+TiAl+Ti_(5)Si_(3)+Al→Ti Al_(3)+Al的规律变化;各梯度层(Ⅰ~Ⅴ)的平均硬度分别为370.9 HV_(0.1)、619.4 HV_(0.1)、567.7 HV_(0.1)、459.5 HV_(0.1)和213.8 HV_(0.1)。梯度层中观察到裂缝存在,该裂纹在界面或缺陷(孔洞等)处萌生,在激光粉末沉积轻质Ti/Al密度梯度材料过程中,后续形成的熔池内金属溶液对裂纹具有填充作用,从结构上完成自修复,使裂缝得以愈合,可有效阻止裂纹进一步扩展。

摘要： 本文给出了三元电池材料及其前驱体粉末材料微区分析的制样方法,并使用场发射电子探针EPMA-8050G对前驱体以及三元正极材料的微量掺杂元素分布特征、包覆层的工艺效果和研究开发的元素浓度梯度分布规律等几类试样进行了测试表征。结果表明:场发射电子探针具有高分辨率和高灵敏度的特性,可为高容量、高稳定性、高循环性的新能源电池材料的开发研究提供坚实的数据支撑。

摘要： 为了在成型过程中,方便地在零件上按需获得梯度材料成分,采用了集成同步送粉碰撞混合、锥形聚集混合、气流混合等多重混粉动作的实时混粉方法,研制成梯度材料激光选区熔化增材制造系统,并展开了梯度材料成型实验验证,结合试样照片、显微图像及能谱仪检测,分析了成型效果。结果表明,系统可自由按需在水平及垂直方向添加成分渐变材料,可方便获得具有复杂外形结构的梯度材料零件;成型件梯度材料区域微区成分分析显示,各微区内元素平均质量分数离散程度小,成型过程中每层平均混粉时间10s~15s时,各微区主要元素变异系数不超0.59,达到了较好的混合均匀性。该研究为自由制造梯度材料零件提供了新途径。

摘要： 梯度材料是一种新型复合材料,其组成成分、微观组织和性能在空间上呈梯度变化.增材制造所具有的离散-堆积工艺为梯度材料的制备提供了新的路径,与传统的梯度材料制备工艺相比,增材制造方法可以实现一个或多个方向上梯度材料的制备,同时具有制备复杂结构件的能力.梯度材料增材制造工艺主要包括激光增材制造、电子束增材制造和电弧增材制造,其中激光增材制造是目前研究最多且应用最广的工艺.路径规划对梯度材料成分梯度、质量和成形精度有重要的影响,已成为梯度材料增材制造研究的一个重要方向.综述了梯度材料增材制造方法、梯度微观组织,以及制造过程中路径规划的国内外研究现状,可以为梯度材料增材制造研究提供参考.

摘要： 超重力显著增大两相间的重力差,可用于加速固?液、液?液、液?气高温黏稠混和体的相分离速度;超重力具有定向性,避免搅拌等技术产生的熔体湍流返混,可用于深度脱除金属液中细小夹杂物;超重力条件下固?液界面张力微不足道,可容易实现微孔渗流;超重力条件下进行结晶凝固,按结晶顺序实现固?液分离,可用于制备梯度材料;超重力加速固?液分离,可细化凝固组织晶粒,但对非共晶熔体也易产生宏观偏析.?将超重力技术应用于冶金及材料生产过程中,有望解决高温冶金和材料制备的一些难题,如复杂矿冶金渣有价组分的分离提取、冶炼渣中金属液的分离回收、多金属的熔析结晶分离、复杂矿直接还原铁的渣?金分离;在高端金属材料方面,应用超重力技术,有望解决近零夹物金属材料的精炼除杂难题,提高梯度功能材料、金属?陶瓷复合材料、多孔金属材料、器件材料表面电沉积修饰的制造水平.?此外,在材料科学研究方面,超重力凝固可作为一种材料基因组高通量制备方法.

摘要： 在以往超重力场合成梯度材料的基础上,制备出组分含量TiB2-TiC-Fe呈连续梯度变化的TiB2基陶瓷/42CrMo合金梯度材料. 对材料进行XRD,SEM,硬度测试以及三点弯曲强度测试,并采用电测法获取陶瓷基体部分的弹性模量,并在此基础上,对中间过渡区的弹性模量进行拟合,最后再采用解析方法计算梯度材料的应力应变分布. 结果表明,TiB2基陶瓷/42CrMo合金相界呈连续梯度变化,硬度自陶瓷顶部至合金底部呈梯度递减.三点弯曲测试发现TiB2基陶瓷/42CrMo合金材料具有类似于金属的塑性变形特征,从而出现明显的失效延迟行为. 采用电测法得出纯陶瓷组分的弹性模量约为560 GPa,参数拟合得出中间过渡区的弹性模量变化形式更趋近于三角函数,计算得出的应力表示自金属底部出现损伤,而后裂纹向陶瓷顶部方向扩展,与该材料试验现象契合.

摘要： 在以往超重力场合成梯度材料的基础上,制备出组分含量TiB_(2)-TiC-Fe呈连续梯度变化的TiB_(2)基陶瓷/42CrMo合金梯度材料.对材料进行XRD,SEM,硬度测试以及三点弯曲强度测试,并采用电测法获取陶瓷基体部分的弹性模量,并在此基础上,对中间过渡区的弹性模量进行拟合,最后再采用解析方法计算梯度材料的应力应变分布.结果表明,TiB_(2)基陶瓷/42CrMo合金相界呈连续梯度变化,硬度自陶瓷顶部至合金底部呈梯度递减.三点弯曲测试发现TiB_(2)基陶瓷/42CrMo合金材料具有类似于金属的塑性变形特征,从而出现明显的失效延迟行为.采用电测法得出纯陶瓷组分的弹性模量约为560 GPa,参数拟合得出中间过渡区的弹性模量变化形式更趋近于三角函数,计算得出的应力表示自金属底部出现损伤,而后裂纹向陶瓷顶部方向扩展,与该材料试验现象契合.

摘要： 梯度材料是船用轴系耐高温连接材料的一种较好选择.本文通过先驱体转化原位生成纳米陶瓷增强相的方法制备了SiC-Ti梯度材料.运用数值模拟计算了SiC组分随沉降总量变化曲线线性度最好的沉降粉末配比,对沉降液浓度、颗粒粒径、添加偶联剂改善SiC颗粒表面羟基活性、热压温度、热压压力等方面进行了分析研究,制备出原位生成纳米SiC增强的SiC-Ti梯度材料,为船用轴系连接梯度材料的制备打下了基础,具有良好的应用前景.

摘要： 本文借助有限元软件ANSYS/LS-DYNA，对一种梯度分布模型的功能梯度材料(FGMs)板的应力波传播性能进行了有限元分析，对三种不同系数的三次多项式函数分布的典型梯度分布金属基陶瓷梯度材料模型在受到冲击载荷情形下应力波的传播特性进行了模拟分析计算。所得结果对于用于复合装甲的设计具有一定的启发意义。

摘要： 采用机器人自动堆焊系统及三种焊丝RMD535,RMD545,RMD750开展热锻模具电弧熔丝增材堆焊修复实验,对堆焊层的无损检测结果表明堆焊组织回波状态良好无缺陷;测试了堆焊层的微观组织和硬度分布,表明各焊道之间形成了良好的冶金结合,显微组织硬度沿整体堆焊方向递增,而在每一种焊材的堆焊层中,硬度呈现递减趋势.

摘要： 本文研究了半固态挤压铸造Al-22Si-2Fe-1.46Mn合金管材微观组织与耐磨性.利用分段式过流冷却法制备Al-22Si-2Fe-1.46Mn合金半固态浆料.结果表明,由管材径向外侧至内侧硬质相(初生Si与富铁相)体积分数和尺寸梯度增加.管材微观组织使用光学显微镜,扫描电镜,X-射线衍射和透射电镜进行分析.分别测量了管材壁由外至内宏观硬度分布及硬质颗粒显微硬度.磨损试验结果显示,磨损条件为转速50 r/min,载荷100 N和磨损时间7200 s时,试样磨损机制主要为粘着磨损及疲劳磨损;磨损条件为转速500 r/min,载荷20N和磨损时间1800s时,试样磨损机制主要为磨料磨损.

摘要： 基于电磁波的传播规律和梯度材料的阻抗渐变特性可以设计梯度型吸波材料，可以有效地拓宽吸收频带和提高吸波性能等。本文开展了一无限大梯度型吸波材料板在电磁场中的物理学特性和力学特性研究，分析了其吸收和反射电磁波的特性，以及由于材料吸收电磁波能量而导致的材料内部的温度应力问题。最后，我们对梯度吸波材料板的分布形式、电磁波作用时间等对吸波特性的影响以及内部温度场和温度应力的影响进行了讨论。本文的工作可为设计梯度型吸波材料的物理学参数和力学参数方面提供借鉴和指导。

摘要： 采用双流浇注半连续铸造方法制备了直径为65 mm的7075/6009铝合金梯度材料。研究了内导管节流孔径对铸件的成分分布、宏观组织和洛氏硬度的影响，重点分析了该工艺参数对研制合金界面组织特征的影响。结果表明，7075/6009复合材料铸锭中存在一个5 mm左右的过渡层，过渡层与外层合金之间的界面清晰，但与内层合金的界面难以区分。在保证铸造过程顺利进行的前提下，适当增大节流孔径能显著减少铸件外层合金的厚度，但对过渡层厚度的影响很小。

摘要： 采用固相法合成BaxSr1-xTiO3(x=0,0.98,0.95,0.90)单组分和多组分陶瓷,阻抗分析仪测量钛酸锶钡陶瓷25～130°C的介电温谱,对两者的介电特性进行了比较和研究。单组分样品在相变处介电常数出现峰值,而通过热扩散形成的梯度铁电陶瓷能拓宽相变区域,在较宽的温度范围内获得较高的介电常数。使用EPMA电子探针表征梯度材料中元素的分布情况。

摘要： 面向等离子体材料是关系到核聚变能能否开发成功的关键材料之一,粉末冶金方法是制备和研究面向等离子体材料的重要手段.我们将传统的超高压烧结和通电烧结巧妙的结合起来,发明了超高压力下通电快速烧结这种新的粉末冶金方法制备钨基面向等离子体材料,包括超细晶粒钨块体材料和钨铜功能梯度材料.对其制备条件、烧结机理、所制备样品的基本性能进行了系统研究.另外还对采用非晶焊料钎焊法连接石墨和铜,以制备面向等离子体部件进行了有限元设计和制备.

摘要： 本文主要研究了有限厚度的梯度薄层的滑动热接触问题，刚性的平压头在梯度膜层上以速度V缓慢匀速滑动(从而忽略动态效应，考虑成稳态热力学问题分析)。由于接触摩擦的影响，压头和膜层表面会产生热场，假定产生的热量与接触压应力、摩擦系数以及摩擦速度成正比。利用传递矩阵和Fourier变化，得到Cauchy奇异积分方程，通过数值求解，得出摩擦速度、摩擦系数、膜层厚度等参数对表面接触应力、平面内应力以及应力强度因子的影响。结果表明：改变这些参数能够有效地提高膜层的抗磨损性能。

摘要： 本文主要研究了有限厚度的梯度薄层的滑动热接触问题，刚性的平压头在梯度膜层上以速度V缓慢匀速滑动(从而忽略动态效应，考虑成稳态热力学问题分析)。由于接触摩擦的影响，压头和膜层表面会产生热场，假定产生的热量与接触压应力、摩擦系数以及摩擦速度成正比。利用传递矩阵和Fourier变化，得到Cauchy奇异积分方程，通过数值求解，得出摩擦速度、摩擦系数、膜层厚度等参数对表面接触应力、平面内应力以及应力强度因子的影响。结果表明：改变这些参数能够有效地提高膜层的抗磨损性能。

摘要： 本发明涉及一种使用批式反应器制备具有浓度梯度层的锂二次电池的正极活性材料前驱体和正极材料的方法，以及一种通过该方法制备的锂二次电池的正极活性材料前驱体和正极材料。这种使用批式反应器用于制备具有浓度梯度层的锂二次电池的正极活性材料前驱体和正极材料的方法包括通过将预设用量的螯合剂加入到批式反应器中，同时加入过渡金属并连续不断地调节过渡金属的浓度，这样可以以更具经济优势和稳定的方式形成正极活性材料的从核层到壳层的浓度梯度层，同时，可以提供具有长寿命和更好的热稳定性的正极活性材料。

摘要： 本发明提供了一种梯度防弹抗冲击材料结构体及其制备方法，将增强型纤维丝束有序插入由典型微桁架晶胞按照密度需求有序排列组成的金属拱形点阵结构孔隙内，沿厚度方向从外到里增强型纤维的丝束依次增多，再填充环氧树脂固化，实现金属点阵结构与纤维增强树脂型复合材料的贯穿锁紧，形成从外到里密度和强度依次增加的梯度复合材料，可有效衰减弹体或碎片的冲击动能，在较小的重量下显著提高材料的防弹抗冲击特性。

摘要： 本发明公开一种全浓度梯度正极材料前驱体的制备方法、一种全浓度梯度正极材料及其制备方法。通过（1）将贫镍溶液加入富镍溶液中得金属盐溶液，同时将金属盐溶液、沉淀剂a和络合剂a加入到含有沉淀剂和络合剂的底液中，控制反应体系中pH与络合剂浓度随着加入的金属盐溶液中镍浓度降低而逐渐降低；（2）步骤（1）所得产物经分离，洗涤，干燥，制备结晶性优异的全浓度梯度正极材料前驱体。而后与锂源制备全浓度梯度正极材料。正极材料继承了前驱体优异的结晶性，且由于自身镍含量较高，具有较高的放电比容量，结构稳定，在充放电过程中不易产生微裂纹，避免额外的副反应，因此也具有优异的循环性能。

摘要： 本发明公开了一种梯度交联橡胶材料的制备方法，包括以带配体功能基团的烯烃橡胶、硫化剂和促进剂为原料制备橡胶薄膜；配制两种不同浓度的配位盐溶液，分别记为第一浓度配位盐溶液和第二浓度配位盐溶液；将橡胶薄膜全部浸泡于第一浓度配位盐溶液中；使橡胶薄膜垂直于第一浓度配位盐溶液液面向上移动，在移动过程中将第二浓度配位盐溶液注入第一浓度配位盐溶液；橡胶薄膜脱离配位盐溶液液面后，进行真空干燥，得到梯度交联橡胶材料。本发明还公开了一种基于上述方法得到的梯度交联橡胶材料，同时具有良好的力学性能和功能性，适合作为高性能的功能橡胶材料使用。

摘要： 本发明涉及一种使用批式反应器制备具有浓度梯度层的锂二次电池的正极活性材料前驱体和正极材料的方法，以及一种通过该方法制备的锂二次电池的正极活性材料前驱体和正极材料。这种使用批式反应器用于制备具有浓度梯度层的锂二次电池的正极活性材料前驱体和正极材料的方法包括通过将预设用量的螯合剂加入到批式反应器中，同时加入过渡金属并连续不断地调节过渡金属的浓度，这样可以以更具经济优势和稳定的方式形成正极活性材料的从核层到壳层的浓度梯度层，同时，可以提供具有长寿命和更好的热稳定性的正极活性材料。

摘要： 本发明公开了一种搅拌摩擦焊接制备梯度材料的方法及制备的梯度材料，包括基板，在所述基板上铺设喷涂层；还包括板材层，板材层覆盖所述喷涂层预制坯料；所述的喷涂层的厚度沿基板板面的延伸方向梯度变化，或者所述的板材层的厚度沿基板板面的延伸方向梯度变化；对所述坯料依次进行轧制和搅拌摩擦焊接制备梯度材料。采用本方法可制备大体积梯度材料，不仅生产效率高，工艺稳定，材料利用率高，耗能少，而且无污染，绿色环保。

摘要： 本发明属于金属材料加工领域，尤其涉及一种镍基梯度材料及选区激光熔化法制备镍基梯度材料的方法。本发明提供的镍基梯度材料每层的晶粒度呈梯度变化，按abccba顺序循环排列，其中a层、b层和c层的平均晶粒度分别为0.3μm、0.6μm和1.3μm。选区激光熔化法制备镍基梯度材料的方法在设置工艺参数时，按xyzzyx顺序呈梯度变化循环设置铺粉厚度有效改善了镍基材料的力学性能，使得材料表层和内部力学性能呈现一定差异，能够有效释放材料在极冷条件下产生的内应力，降低材料内部裂纹和微孔的产生，使得镍基梯度材料可以在承载较大载荷后不致开裂，在保证材料致密度和显微硬度的基础上，提高了镍基梯度材料的塑性和韧性。

摘要： 本发明公开了一种搅拌摩擦焊接制备梯度材料的方法及制备的梯度材料，包括基板，在所述基板上铺设喷涂层；还包括板材层，板材层覆盖所述喷涂层预制坯料；所述的喷涂层的厚度沿基板板面的延伸方向梯度变化，或者所述的板材层的厚度沿基板板面的延伸方向梯度变化；对所述坯料依次进行轧制和搅拌摩擦焊接制备梯度材料。采用本方法可制备大体积梯度材料，不仅生产效率高，工艺稳定，材料利用率高，耗能少，而且无污染，绿色环保。

摘要： 本发明属于金属材料加工领域，尤其涉及一种镍基梯度材料及选区激光熔化法制备镍基梯度材料的方法。本发明提供的镍基梯度材料每层的晶粒度呈梯度变化，按abccba顺序循环排列，其中a层、b层和c层的平均晶粒度分别为0.3μm、0.6μm和1.3μm。选区激光熔化法制备镍基梯度材料的方法在设置工艺参数时，按xyzzyx顺序呈梯度变化循环设置铺粉厚度有效改善了镍基材料的力学性能，使得材料表层和内部力学性能呈现一定差异，能够有效释放材料在极冷条件下产生的内应力，降低材料内部裂纹和微孔的产生，使得镍基梯度材料可以在承载较大载荷后不致开裂，在保证材料致密度和显微硬度的基础上，提高了镍基梯度材料的塑性和韧性。

摘要： 本发明提供的一种梯度率可调的梯度结构金属材料及其制备方法，通过在粗晶组织的合金板上下面加工具有对称结构的近似梯形结构，使材料在不同位置不同程度的塑性变形，两侧不发生变形依然保持原始组织。随后退火时不同的再结晶驱动力产生显著差异从而产生尺寸差异较大的晶粒从而产生尺寸呈梯度分布的晶粒。并且可根据具体材料尺寸和实际需求通过改变特征尺寸改变梯度材料的梯度率。本制备方法简单可行，无需特殊加工热处理设备，可实现梯度率可调的中部细晶两侧粗晶梯度异质结构金属材料的制备具有，良好的普适性和经济性，本制备方法具有极大的工程应用前景。