滕兆春, 席鹏飞

(兰州理工大学 理学院, 甘肃 兰州 730050)

功能梯度材料(functionally gradient materials,FGM)是指材料的化学组成、微观结构、原子排列由一侧向另一侧呈连续梯度变化，从而使材料的性质和功能连续地呈梯度变化[1]，与传统的复合材料[2-3]相比，FGM具有能够确保应力分布平稳过度、增加不同材料界面的结合强度等特点。FGM最初被设计用作热障材料，后来被拓展到机械工程、光学、核能、土木工程、电子信息及航空航天等诸多领域用来提高产品的实际性能。作为功能和安全设计的前提，FGM结构的具体力学性能，一直倍受人们的关注和重视。Wang等[4]研究了全组分W/Cu功能梯度材料在稳态热载荷下的性能，研究结果表明，梯度过渡层确实可以改善热失配，从而延长疲劳寿命。Shishesaz等[5]基于应变梯度理论，研究了功能梯度纳米圆盘的热弹性行为，主要分析了温度变化对纳米圆盘应力和径向位移的影响。Stathopoulos等[6]研究了用于燃气轮机的功能梯度多层热障涂料的设计，发现功能梯度材料涂层有效地提高了燃气轮机的耐高温性能和热效率。

功能梯度材料在各领域的需求，促进了其制备技术的快速发展，各种制备方法先后出现，为制备具有功能梯度特性的材料提供理论依据和实验支撑。Wan等[7]用等离子产生高温高速热源，把熔融状态的原材料喷涂到基材上形成涂层，原料成分比例不同时可形成不同的功能涂层。但制备出的功能梯度材料有孔隙率高、层间结合力低、强度低的缺点，严重影响了功能梯度材料的性能。……