一、功能梯度材料的进展（论文文献综述）
王晓鸿[1]（2021）在《C/SiC点阵夹层结构复合材料传热性能研究》文中研究说明近年来,航空航天领域对于结构轻量化、集成化和多功能一体化的关注迅速提升。C/SiC点阵夹层结构复合材料作为一种兼顾材料、结构、功能等因素的功能性构型材料,不仅可以提供优异的力学性能,还具有实现热控管理、能量吸收、抗冲击、减振降噪等多功能一体化的潜在优势,使其成为航空航天领域首选的新型结构材料之一。目前关于C/SiC点阵夹层结构复合材料设计、制备以及相关力学性能的研究已取得了许多成果。然而对于C/SiC点阵夹层结构复合材料的传热性能研究还处于起步阶段。本文采用理论分析和数值模拟相结合的方法,对C/SiC点阵夹层结构复合材料的传热性能进行系统的研究,主要研究内容如下。考虑芯子细观构型,基于净热流法和蒙特卡洛法,建立C/SiC四棱锥点阵夹层结构复合材料等效导热系数的理论预测模型,计算C/SiC四棱锥点阵夹层结构复合材料等效导热系数。给出了细观结构尺寸（如芯子的高度、芯子杆直径、芯子杆倾斜角、芯子杆截面形状）、温度、固体表面发射率等因素对四棱锥点阵夹层结构等效导热系数的影响规律,揭示点阵夹层结构的传热机理。研究表明,C/SiC四棱锥点阵夹层结构复合材料的等效导热系数表现出对环境温度和固体表面发射率的依赖性。当上面板温度从373 K增加到1473 K时,其等效导热系数增加了8.7倍。此外,以减重为衡量依据,改进四棱锥点阵夹层结构的芯子杆几何构型。相比于原结构,改进型四棱锥点阵夹层结构的力学性能和隔热性能都有明显提升,这将为点阵夹层结构最终实现承载/防隔热一体化奠定坚实基础。考虑芯子辐射发射的影响,基于净热流法,建立C/SiC四棱锥点阵夹层结构复合材料等效导热系数的理论预报模型,计算C/SiC四棱锥点阵夹层结构复合材料的等效导热系数,给出结构几何参数、温度、固体表面发射率等因素对四棱锥点阵夹层结构等效导热系数的影响规律。结果表明,当温度大于1273 K时,芯子辐射效应对结构整体传热量的贡献超过10%,故不可忽略;在较高温度下,固体材料表面发射率对辐射导热系数的影响更为显着。为了结构优化设计和提升结构隔热效率,设计了C/SiC横向梯度点阵夹层结构复合材料。在不考虑面板热阻的条件下,建立C/SiC横向梯度点阵夹层结构复合材料的传热理论分析模型,计算C/SiC横向梯度点阵夹层结构复合材料的等效导热系数,给出梯度系数和结构几何参数对横向梯度点阵夹层结构等效导热系数的影响规律。基于对实际传热过程的分析,在考虑面板热阻的条件下,建立C/SiC横向梯度点阵夹层结构复合材料的传热理论分析模型,计算横向梯度点阵夹层结构的等效导热系数,给出梯度系数和结构几何参数对横向梯度点阵夹层结构等效导热系数的影响规律。基于辐射能量守恒理论,建立非均匀热载荷作用下C/SiC四棱锥点阵夹层结构复合材料和C/SiC纵向梯度点阵夹层结构复合材料的传热理论分析模型。采用改进的蒙特卡洛法求解结构的辐射传递系数,采用变分法实现对两类点阵夹层结构温度场的预报。建立了这两类点阵夹层结构稳态传热的有限元模型,研究梯度分布和结构几何参数等因素对这两类点阵夹层结构下表面温度响应的影响规律。研究表明,在不增加结构质量的情况下,可以通过优化芯子杆件的梯度分布来提高夹层结构的隔热性能;在相同的非均匀热载荷分布形式下,增大芯子高度和减小芯子杆倾斜角都可降低结构下表面的平均温度。基于等效理论,将横向梯度点阵夹层结构复合材料等效为功能梯度材料夹层结构。建立功能梯度材料夹层结构复合材料的传热模型。采用Ferrari’s法实现对流-辐射边界条件下横向梯度点阵夹层结构复合材料温度场分布的预报,采用热网络法获得横向梯度点阵夹层结构复合材料的等效导热系数。研究热物理、几何参数对横向梯度点阵夹层结构复合材料温度响应和等效导热系数的影响。结果表明,在结构总厚度不变的前提下,梯度芯层厚度的改变将改变结构温度场的分布,且减少梯度芯层的厚度可提升结构隔热效果。
陈燚[2]（2021）在《梯度材料的层间建模、性能仿真分析以及打印路径规划》文中进行了进一步梳理梯度材料是指零件内部材料组份沿层厚方向呈梯度状分布,而其相关性能也随之呈梯度变化的一种材料。这种材料在航天航空、新能源以及生物医药领域都有着十分广泛的应用。快速成型技术的发展为梯度材料的制备提供了很好的解决方案,但在制备工艺的限制下,梯度材料通常由离散组份材料分层叠加而成,由于各层材料组份不同,导致其层间韧性不佳,在载荷作用下,容易发生分层失稳。为了解决这一问题,本文提出了层间体单元过渡方法,采用不规则体素对过渡体单元进行描述,并进行了层间建模,通过ANSYS有限元分析,研究了体单元结构参数设计对层间结合面的影响,验证了通过层间体单元过渡设计,能够较好地解决结构分层失稳问题的结论,并针对提出的模型进行打印路径规划。主要研究内容与结论如下:（1）提出了层间体单元过渡方法。通过将层间过渡的体单元设计成梯形体,楔形体以及直角体,实现不同梯度材料之间平缓过渡,其中过渡平缓性排序为:梯形体>直角体>楔形体;并通过设计材料的层间分布,以提高层间性能,较好防止材料界面间分层失稳。（2）设计了层间过渡体单元的生成算法,并进行了层间建模。引入了不规则体素,用于描述层间过渡体单元,通过对过渡体单元的偏移比例Δ以及偏移厚度Δ(9两个参数的设计,实现了不规则体素对模型层间体单元的描述,其中Δ>0为梯形体,Δ=0为直角体,Δ<0为楔形体,并进行了层间模型的生成与验证。（3）进行了梯度材料模型的整体设计。在根据梯度源进行层间建模后,设计了自适应尺寸算法,将多元体素的生成算法进行统一,保证了模型描述精准度;设计了体素离散化算法,解决了不规则体素模型转换成有限元模型的数据冲突问题;发现通过层间体单元过渡设计,当体单元为楔形体,其中体素单元尺寸meshsize=5.00 mm,偏移比例Δ=-0.50,偏移厚度Δ(9=1.00 mm时,不同组份材料之间接触面积相对平面过渡会增加73.85%,能够提高梯度材料的层间稳定性。（4）实现了模型梯度源的交互选取。针对梯度材料模型描述软件,通过后向面算法实现了模型消隐,使其仅显示可见面,基于MFC控件设计了梯度面人机交互选取算法,提高了建模过程中选取梯度源的便捷性。（5）实现了梯度材料模型转化为有限元模型,设计了不同偏移参数的层间体单元过渡梯度材料模型,其中体素单元尺寸meshsize=5.00 mm,并通过有限元方法进行分析求解。通过有限元分析求解结果发现,与无梯度结构复合材料相比,平面梯度结构与层间体单元过渡梯度结构梯度材料都能够有效减缓陶瓷层与镍基结合面上的Mises应力集中;针对本文提出的层间体单元过渡模型,偏移厚度Δ(9在（0.50 mm,1.00 mm）之间,偏移比例Δ在（0.20,0.40）之间能够相对降低模型界面边缘剪应力,而对于偏移比例Δ≤0的模型,剪应力减缓作用并不明显,验证了梯度材料层间体单元过渡模型能够使梯度材料过渡平缓,进而减缓界面分层的结论;根据分析结果对比,可以得到偏移厚度Δ(9为0.50mm时,偏移比例Δ为0.25的层间体单元过渡设计,减缓剪应力的作用最明显,相对平面离散梯度过渡梯度材料,最大剪应力能够从12.36 MPa减缓到5.23 MPa,下降了57.69%,验证了采用合理的参数设计层间体单元过渡模型,能够有效减缓模型梯度材料交界边缘处的剪应力的结论,进而防止陶瓷层在热应力下,产生剪应力作用而导致界面分层失稳。（6）设计了层间体单元过渡模型路径规划算法。通过对比发现采用垂直于梯形面方向对层间模型进行分层切片,能够基于叠层制造技术提高不同组份材料之间接触面积,因此针对层间过渡体单元设计了垂直于梯形面方向的分层算法。通过体素模型中的材料属性,对分层后的轮廓环进行同组份材料合并,实现打印喷头停顿的减少,对轮廓环采取单向扫描法打印,设计了路径规划算法。
杨立凯[3]（2021）在《定向冷冻-压力浸渗制备仿生Al/B4C与Al/Al2O3复合材料》文中研究说明21世纪的一个重大挑战是开发新型轻质高强韧结构材料,以满足空天、建筑和交通等领域的应用。金属/陶瓷复合材料由于兼具金属的塑韧性和陶瓷的高刚度、高强度等优点是最理想的材料之一。然而,受材料、结构和工艺等多重因素影响,制备高性能复合材料需解决以下三方面问题:一是传统的金属基复合材料多以均匀复合为特征,不利于发挥组分之间的协同耦合响应机制;二是由于传统设计方法和制备工艺的约束,导致材料制造困难;三是缺乏具有普适性的精准制备策略,常需因材而异。如何解决这些共性问题一直是复合材料制备科学的研究难点。“师法自然”是解决上述问题的有效途径。本论文着眼于这一点,以三种自然生物材料为指引,分析了贝壳、羊角和骨骼的多级次结构与其优异性能的响应关系,通过提取其结构单元为设计模板,用于构筑具有仿生结构特征的高性能金属/陶瓷复合材料。首先,从制备技术的角度综述了近年来仿生材料的研究现状,重点阐述了定向冷冻技术的研究进展及其在仿生复合材料结构调控方面的技术优势。将新兴定向冷冻技术与传统熔体浸渗工艺相结合,并融合润湿性调控、乳液溶剂模板和固相梯度分布等思想,开发了多种仿生材料制造新方法。采用Al-B4C、Al-Al2O3为材料研究体系,创制了多种仿生结构金属/陶瓷复合材料,并研究了制备过程的关键因素与调控策略。主要研究结果如下:（1）受贝壳层状结构和强韧化机制的启发,发展了一种可通用于多种材料体系的定向冷冻-反应烧结-压力浸渗工艺,制备了轻质高强韧层状Al/B4C复合材料。将定向冷冻技术与反应烧结相结合,以原位转化物相的方式解决了B4C骨架成型难、易坍塌的问题。反应生成的Ti B2改善了Al与B4C的润湿性,在低温（850 oC）较小压力（2 MPa）下制备了致密的Al/B4C复合材料。骨架中游离碳（来自碳化硼原料和分散剂碳化）的消除,避免了复合材料中Al4C3的形成;Ti B2的生成,减缓了Al与B4C的化学反应。探明了复合材料物相组成和微观结构对其力学性能的影响。得益于脆性反应产物的减少和层状结构的完整,Ti O2加入量为20 wt.%的复合材料强度和韧性均达到最大。通过对裂纹扩展路径和断口形貌进行分析,发现层状复合材料良好的韧性源于纯Al的固有高延性和层状构型带来的裂纹偏转、金属桥接等外增韧机制。（2）受羊角层状/管状结构和吸能增韧机制的启发,开发了一种乳液定向冷冻-压力浸渗技术,制备了具有层状/管状结构的Al/Al2O3复合材料。首次将乳液溶剂模板与定向冷冻以及压力浸渗技术进行了结合,突破了传统定向冷冻仅能获得单一构型的约束。研究了溶剂组分（水和环己烷）对结晶体几何特征和骨架微观结构的影响。随环己烷加入量增大,浆料粘度变大,骨架由层状结构逐渐转变为均匀构型,同时在环己烷:水体积比为50:50时,获得了最接近羊角的层状/管状复合结构。分析了层状/管状Al/Al2O3复合材料微观结构与其力学性能的响应关系。层状/管状结构的协同变形行为提高了材料的能量吸收能力,赋予了复合材料优异的力学性能,其单位体积能量吸收量、压缩屈服强度、弯曲强度和断裂韧性(KIc),分别达到了107±11 MJ/m3、188±9MPa、262±9 MPa和8.1±0.3 MPa×m1（14）2,远高于天然羊角材料,在很大程度上实现了师法自然而又在某一方面超越自然的目标。（3）受骨骼层状/梯度结构和轻质强韧特征的启发,结合定向冷冻技术和溶质传输思想,开发了一种沉降或离心-定向冷冻-压力浸渗新技术,制备了具有层状/梯度结构的金属/陶瓷复合材料。在沉降-定向冷冻中,以莫来石纤维和氧化铝颗粒为例,重力沉降造成纤维梯度分布,再定向冷冻锁定并引入层状结构。研究了陶瓷分布与几何形貌对骨架微观结构的影响,发现冰晶可以推动氧化铝颗粒,但难以推动莫来石纤维。在离心-定向冷冻中,氧化铝颗粒在离心力作用下梯度分布,研究了离心旋转速率和离心旋转时间对骨架结构的影响。增大旋转速率或增长旋转时间都可以使陶瓷骨架的梯度特征更明显。压力浸渗Al或Al合金至陶瓷骨架中,制备了具有与骨相似结构和功能特征的复合材料。揭示了复合材料组分分布和微观结构与其力学性能之间的关系。复合材料强度、硬度和耐磨性的逐渐增大归因于陶瓷相含量的增大,而断裂韧性的提高归因于金属相含量的增大和层状结构带来的裂纹偏转、金属桥接、片层拉拔等增韧行为。总之,本文利用定向冷冻-熔体浸渗技术探索制备了仿生金属基复合材料,在一定程度上实现了金属与陶瓷的仿生复合化,以期为发展轻质高性能复合材料及其制备技术提供些许参考。
祝临峰[4]（2020）在《基于振动与功率流的开裂功能梯度结构损伤识别》文中研究指明功能梯度材料（Functional graded materials,FGMs）是一种材料组份或/和微观结构随空间位置连续变化的非均匀材料,其具有降低应力/温度集中、控制变形和抵抗接触损伤等能力。鉴于其优异的力学性能,功能梯度材料已在航空航天、能源、土木工程、医疗、光电等许多领域中得到广泛应用。在振动、腐蚀性和高温等恶劣的工作环境下,功能梯度结构不可避免会出现损伤,甚至会产生严重失效。因此,检测损伤的位置并估计损伤的严重程度对功能梯度结构安全服役非常重要。结构中损伤的出现降低了局部刚度并改变了结构的整体动力响应,基于结构动力响应的损伤识别方法可以高效地检测结构损伤。其中,基于连续小波变换（Continuous wavelet tansform,CWT）的损伤识别方法是一种有效的无基准方法,且具有一定的抗噪能力。本文旨在基于开裂功能梯度结构的振动和功率流分析,发展一种有效的利用连续小波变换的损伤识别方法。主要内容和结论包括:（1）研究了开裂功能梯度梁的自由振动和损伤识别。利用连续小波变换提出了一种新的损伤指数,研究了开裂功能梯度梁的损伤识别。基于小波系数模量极值在尺度空间中的位置定义了损伤指数。假定该裂纹为张开边裂纹,并建立无质量转动弹簧模型。假设材料属性沿梁的厚度方向服从指数分布,利用Timoshenko梁理论推导了控制方程,通过解析求解得到开裂梯度梁的频率和模态。然后,我们应用连续小波变换来分析开裂梯度梁的振型并计算损伤指数（Damage index,DI）。与裂纹深度和小波变换系数相关的强度因子（Intensity factor,IF）被用来估计裂纹的深度。针对均匀开裂梁进行了损伤识别方法的实验验证。结果表明,这种损伤识别非常有效,并降低了传统基于连续小波变换损伤识别方法的边缘效应。（2）研究了开裂功能梯度梁的振动功率流和损伤识别。基于Timoshenko梁理论,以中性面为参考平面,推导了开裂功能梯度梁的控制方程。通过波传播方法求解了受到简谐集中横向力作用的开裂梯度梁的输入功率流和传递功率流。通过利用连续小波变换来分析沿纵向的传输功率流分布,获得了开裂梯度梁的损伤指数。结果表明,随弹性模量比的增加,输入功率流减小。开裂梯度梁的输入功率流和传输功率流会由于裂纹位置和驱动力位置之间的反射波而随频率的变化而产生波动。损伤指数的峰值能够检测裂纹深度较小的功能梯度梁的裂纹位置。（3）研究了开裂功能梯度板的自由振动和损伤识别。功能梯度板的材料属性板沿厚度方向按幂函数分布连续变化。裂纹被模拟为无质量的转动弹簧,并且在通过线弹簧连接的裂纹位置处将该板分割为两个子板。在ABAQUS中计算梯度条中的应力强度因子（Stress intensity factors,SIFs）,以确定线弹簧的刚度。利用Mindlin板理论推导了开裂梯度板的控制方程,并通过微分求积法（Differential quadrature method,DQM）求解以获得模态参数。利用连续小波变换分析了开裂梯度板的振型。基于计算的小波系数,发展了一种新颖的损伤指数来定位功能梯度板中的裂纹。即使存在测量噪声,该方法也可以准确地定位裂纹并减少边缘效应。（4）研究了开裂功能梯度板的振动功率流和损伤识别。功能梯度板的材料属性按照关于板厚度方向的幂函数连续变化。基于线弹簧模型,将裂纹模拟为无质量弹簧。根据Kirchhoff板理论推导出开裂功能梯度板的控制方程,并通过Lévy方法和波传播方法求解。利用连续小波变换分析了开裂功能梯度板的传递功率流。基于计算出的小波系数获得损伤指数。结果表明,随着梯度指数的增加,输入功率流和临界频率降低。开裂梯度板的输入功率流和传递功率流会随频率的变化而产生波动。裂纹可以通过损伤指数的峰值精确定位。本文工作不仅完善了开裂功能梯度结构的振动、功率流和基于小波损伤识别方法的研究,而且对于保证功能梯度结构在工程应用中的安全性具有重要意义。
崔雪,张松,张春华,吴臣亮,王强,董世运[5]（2020）在《高性能梯度功能材料激光增材制造研究现状及展望》文中研究说明在高性能梯度功能材料的制造方法中,激光增材制造技术可通过精确控制两种或多种材料粉末的输送和相应的工艺来实现材料组织和性能的梯度分布,为高性能梯度功能材料的制备提供一种更为便捷高效的新途径。本文介绍了高性能梯度功能材料激光增材制造的基本原理及分类,总结了国内外采用激光增材制造技术制备高性能梯度功能材料方面的研究进展,提出了该研究领域在材料选择、工艺优化、过程监控等方面的不足,并对其以后的研究方向,如建立标准体系、深入理论研究及研制新型制造系统等进行展望,为高性能梯度功能材料激光增材制造提供指导。
邵玉龙[6]（2020）在《脆性断裂相场模型的自适应一致性无单元Galerkin方法》文中研究指明材料和结构的脆性断裂广泛存在于土木、机械、航空航天、船舶、汽车等国民经济的各行各业中,其发生具有突然性,无明显的先兆变形,严重威胁着工程结构和工业装备的安全运行。对脆性断裂作深入研究对于揭示裂纹产生、扩展和融合等复杂断裂现象的力学机制乃至防止结构断裂事故的发生具有十分重要的意义。传统的脆性断裂分析以经典的Griffith理论为基础,数值模拟需要特别处理裂纹处的位移间断和裂尖的应力奇异性,导致多裂纹和三维裂纹的数值模拟十分繁复。而且,经典的Griffith裂纹模型多用于裂纹扩展,无法直接处理裂纹的萌生、融合等,需引入额外的判据。然而,研究和确定合适的断裂判据也绝非易事。相场模型是研究裂纹的另一途径,它的研究可以追溯到20世纪90年代末提出的脆性断裂的变分原理。该方法引入一个相场函数将裂纹模型化为未破坏和完全破坏材料之间的连续过渡,从而将裂纹的间断问题转化为相场函数的连续分布问题,在数值模拟中无需追踪和处理裂纹的间断,有效简化了多裂纹和三维裂纹模拟的数值实现。而且,相场模型也无需引入额外的断裂准则即可方便地模拟裂纹萌生、扩展和融合等复杂断裂现象。然而,为准确捕捉断裂区域内相场的高梯度变化,空间离散通常需要使用非常密的计算网格,导致了难以承受的计算量和过低的计算效率,尤其对于三维断裂的计算分析。针对该问题,本文采用能够精确通过线性和二次分片试验的一致性无单元Galerkin方法数值求解断裂相场模型,研究和建立随裂纹扩展自动在裂纹附近进行局部节点加密的自适应算法,有效减少空间离散所需的节点数目,提高断裂相场模型的计算效率。本文的具体工作简述如下:首先,针对局部高梯度问题的数值求解,本文建立了一致性无单元Galerkin方法的自适应算法。一致性无单元Galerkin方法通过导数修正技术有效改善了标准无单元Galerkin方法的计算效率、精度和收敛性。在此基础之上,本文进一步充分利用了无单元法的节点形函数不依赖于网格单元的优点,通过背景积分网格的局部多层细化加密计算节点,针对过渡背景积分单元构造满足一致性条件的积分格式,并基于应变能密度梯度触发节点的局部加密,建立了一致性无单元Galerkin方法的自适应算法。线弹性算例的数值结果表明,该算法能够自动加密应力高梯度区域的计算节点,形成合理的节点分布。与标准无单元Galerkin方法的自适应分析相比,所发展的方法在计算效率、精度和应力场光滑性等方面均展现出显着优势,为后续有效处理断裂相场模型中的局部高梯度问题奠定了坚实的基础。该自适应算法的建立及其数值验证将在本文第四章中给出。随后,针对裂纹萌生、扩展和融合等问题的数值模拟和分析,本文提出了脆性断裂相场模型的自适应一致性无单元Galerkin方法。本文采用基于应变谱分解的断裂相场模型描述裂纹的力学行为,采用一致性无单元Galerkin方法数值求解相场和力场方程。在相场模型中,应变能历程驱动着相场变量的演化,针对这一特点,本文建立了基于最大残余应变能历程和相场变量的自适应准则,并由该准则确定需要加密节点的局部区域,从而实现了脆性断裂问题的自适应分析。本文采用该方法有效模拟了裂纹萌生、扩展和融合过程,尤其是成功模拟了三维裂纹的非平面扩展（如裂纹面的扭转）,显着减少了所需节点数目和求解规模,提高了计算效率。而且,与线性有限元方法和标准的无单元Galerkin方法相比,本文方法具有更高的计算精度。本文第五章将具体阐述断裂相场模型的自适应一致性无单元Galerkin方法及其数值验证。最后,本文在所提出的断裂相场模型的自适应一致性无单元Galerkin方法中进一步考虑了材料参数的梯度分布,发展了功能梯度材料断裂分析的无单元Galerkin方法。与均匀材料相比,功能梯度材料由于其材料参数的梯度分布导致了更加复杂的应力场,准确的裂纹模拟变得更为困难。考虑到移动最小二乘近似所具有的高光滑性以及一致性积分格式均有助于应力场的高精度求解,本文采用一致性无单元Galerkin方法求解功能梯度材料问题,并通过数值算例验证了有效性。在此基础之上,本文进一步引入了功能梯度材料的断裂相场模型,同样采用一致性无单元Galerkin方法对其进行数值求解,并建立了相应的自适应准则,实现了功能梯度材料二维和三维裂纹扩展的自适应分析。数值结果表明,本文方法能够准确地反映材料参数的梯度分布对裂纹路径的影响,并在一定程度上揭示了裂纹扩展受控于应变能历程和临界能量释放率的断裂机制。本文第六章将详细讨论功能梯度材料断裂相场模型的无单元分析方法及数值结果。为了论文的完整性,本文第二章和第三章分别介绍了脆性断裂相场模型和Galerkin型无网格法的基本概念和基础理论。第七章为结论与展望,附录介绍了本文方法的计算机程序设计。
彭航[7]（2020）在《Cu/Ti3AlC2复合材料的制备及性能研究》文中研究指明Ti3AlC2三元层状陶瓷兼具金属与陶瓷的优良性能,独特的特性使其能作为优秀的Cu基材料增强相。本文采用Ti、Al和Ti C粉末为原料,Si和Sn粉末为烧结助剂无压烧结制备了高纯Ti3AlC2,并通过对烧结产物进行X射线衍射（XRD）和扫描电镜显微分析（SEM）探究了烧结工艺对制备Ti3AlC2的影响。然后采用自制的Ti3AlC2粉末与Cu复合以放电等离子烧结工艺制备了不同比例的Cu/Ti3AlC2均质复合材料以及两种梯度复合材料,并主要通过X射线衍射、扫描电镜显微分析及能谱分析观测了复合材料的组成与微观组织结构,分析了复合材料组成及结构与材料性能之间的关系。研究结果表明:原料比例为Ti C:Al:Ti:Si=2:1.2:1:0.1或Ti C:Al:Si:Sn=2:1.2:1:0.05:0.05的混合粉末在1400℃下无压烧结3 h能制得纯度99%左右的高纯Ti3AlC2陶瓷,Si或Sn的助烧机理可以解释为模板效应。采用放电等离子烧结工艺制备Cu/Ti3AlC2复合材料时,Cu与Ti3AlC2发生固溶反应的温度在750～800℃之间,可以确定750℃为实验范围内使烧结过程中不发生Cu?Ti3AlC2固溶反应且能使材料达到最高致密度的温度。在该温度下制得的Cu/Ti3AlC2复合材料有着优异的导电导热性能,随着Ti3AlC2含量从5 wt.%增加到25 wt.%,复合材料的电阻率仅7.51×10-8Ω?m增加到1.32×10-7Ω?m而热扩散系数从82.5 mm2/s降低到39.8 mm2/s,且机械性能良好,随着Ti3AlC2含量从5 wt.%增加到25 wt.%,复合材料弯曲强度从412.9 MPa增强到471.3 MPa,维氏显微硬度从221.5增加到501.6以及摩擦系数从0.22降低到0.15。同时复合材料的抗氧化性能较Cu有一定程度提升。实验进一步在750℃下成功制得了2种Cu/Ti3AlC2梯度材料,制得的梯度材料均能良好的保持设计时的梯度分布,同时梯度层间的相互扩散能进一步消除层间差距,整体表现出良好的可设计性。由于特殊的梯度结构,两种梯度材料的弯曲强度、杨氏模量已经热扩散系数均强于相同组成的均质复合材料,电阻率与显微硬度较相同组成的均质复合材料相差不大,同时梯度材料两端的显微硬度和摩擦系数由于互扩散更趋近与相邻内层对应的均质复合材料,制得的两种梯度材料都有着良好的综合性能。
周鹏[8]（2020）在《梯度三明治梁的塑性理论及大变形分析》文中研究表明由于具有高比刚度、高比强度、优良的抗冲击和能量吸收等特性的同时,兼具散热、隔热、隔声、电磁屏蔽等多种功能,轻质夹芯结构一直是轻量化研究的热点,并在航空航天、高速列车、汽车船舶、风力发电、包装防护等领域有着广泛的应用。考虑到具有单层芯材且面板对称的传统夹芯结构设计上的局限性,通过将分层梯度夹芯层引入到两层面板由不同材料制成且厚度不同的非对称夹芯结构中,并协调各面板层和芯材层之间的物理和几何特性,从而实现可满足更广泛的功能与应用需求的新型夹芯结构设计,进一步拓宽夹芯结构的设计空间。因此研究面板非对称的梯度芯材夹芯结构的塑性行为对开展夹芯结构的力-功能一体化设计具有至关重要的意义。本文主要利用理论分析和数值模拟两种手段研究了梯度材料及其面板非对称夹芯结构在横向载荷作用下的塑性大变形,并详细讨论了梯度材料各梯度参数、芯层梯度及面板非对称性分别对梯度材料及其夹芯结构的塑性屈服、承载能力和能量吸收能力的影响。主要的研究内容及结论如下:1.研究了两端固支的梯度材料梁及其非对称夹芯梁结构在横向载荷作用下的塑性大变形。通过将功能梯度结构分层离散化提出了梯度材料梁的梯度分层模型,并根据材料几何和物理特性的耦合关系建立了梯度材料及其非对称夹芯结构的广义屈服准则和大变形控制方程,且进一步将其推广至在传统夹芯结构冲击面粘结上强化层的表面强化夹芯结构。之后通过对比文献中的实验数据,并开展相应的数值模拟工作,对理论分析模型的有效性进行了验证。结果表明,该分析模型能够很好地预测横向载荷作用下两端固支梯度材料梁及其非对称夹芯梁结构、表面强化夹芯梁和传统夹芯梁的挠度值、承载力和塑性能的吸收。而且梯度材料梁的受载侧沿加载方向的梯度变化率越大,梯度分层模型的精度越高。2.研究了屈服强度的梯度分布规律对梯度材料梁塑性屈服及大挠度响应的影响。研究表明,梯度系数、梯度强度因子及离散层强度比对梯度材料梁的屈服面、承载能力和能量吸收能力有显着的影响。在梯度材料梁的厚度和塑性极限轴力不变的情况下,通过适当的梯度设计,屈服强度在厚度方向上由强变弱再变强的非单调型梯度分布不仅具有较好的抗弯和抗拉能力,而且表现出优异的承载和吸能特性。特别地,当梯度材料某侧的梯度变化率较大时,增加该侧表面材料的强度将有助于改善梯度材料梁的承载和吸能表现,尤其当该侧表面材料硬于另一侧时。3.研究了芯层梯度排布规律及面板不对称配置对梯度芯材夹芯结构塑性变形的影响,并澄清了强化层的引入对不同类型传统夹芯梁力学性能的改善情况。研究表明,芯材的梯度和面板的选择对梯度芯材夹芯梁的塑性大变形有明显的影响。在梯度芯材夹芯梁的厚度和塑性极限轴力不变的情况下,选用较下面板强度高且厚度薄的上面板,较前芯层强度低且厚度大的后芯层,并配置合理的芯材梯度及面板不对称的强度比和厚度比可以有效地提高梯度芯材夹芯梁的承载和吸能性能。而且,通过引入强化层,传统夹芯结构的局部凹陷变形、承载和吸能特性可得到有效改善,尤其对于上面板的强度和厚度均低于下面板的传统夹芯结构。
肖浩男[9]（2020）在《激光增材制造H13/W-Mo-V HSS/Nb功能梯度材料的探索研究》文中指出H13钢因具有较高的硬度、热强度和抗热疲劳性,常用于制造压铸、锻造、挤压和热加工冲床等模具。然而随着模具行业的不断发展,其性能已无法满足使用要求,常因表面磨损失效导致零件报废。因此模具表面耐磨材料应运而生,其优异的耐磨性可以延长其使用寿命。由于W-Mo-V高速钢（HSS）具有良好的热硬性,在高温下仍保持杰出的磨损性能,因而常被用来制备表面耐磨材料。在制备表面耐磨材料时,由于材料间的热膨胀系数差异,往往导致耐磨材料与基体存在界面应力,长时间反复受载的服役下,常出现脱落现象。而采用激光增材制造技术制备的梯度耐磨材料,可逐步缓解材料间的成分和性能差异,减少因界面缺陷引起的失效问题。此外,本课题还研究了回火处理对耐磨材料的影响。该研究有助于模具表面防护材料的制备,同时也为增材制造一体化成形梯度耐磨材料提供理论支持。本研究采用激光增材制造技术分别制备了复合材料和功能梯度材料,通过XRD物相分析、扫描电子显微镜（SEM）分析、能谱（EDS）分析、硬度测试、磨损测试和拉伸测试分别对各复合材料的物相、组织、硬度、耐磨性和拉伸性能进行表征。并对功能梯度材料进行了元素分析和硬度测试。结果表明,激光增材制造H13/W-Mo-V HSS复合材料的显微组织均由马氏体、残余奥氏体和碳化物组成。当复合材料中W-Mo-V HSS含量达到40%时,晶界处有小块状碳化物出现,随着W-Mo-V HSS含量进一步增高,这些碳化物聚集长大形成一个连续的网状结构。各复合材料在回火过程中的组织演变趋势相似,回火促进了复合材料中残余奥氏体的分解和碳化物的生成。同时随着回火温度的升高碳化物也逐渐长大,尤其是在高W-Mo-V HSS（60%-100%）含量复合材料中碳化物长大明显。在550℃回火时,各复合材料组织中残余奥氏体基本分解完毕,且组织中的碳化物均匀分布,较高含量的精细碳化物（Mo2C、VC和Cr7C3）弥散分布在基体中。当回火温度升高到600℃及以上时,碳化物尺寸较大并与基体脱离共格关系。随着W-Mo-VHSS含量的升高,沉积态试样的硬度从0%W-Mo-V HSS试样的541 HV增加到100%W-Mo-V HSS试样的799 HV;室温和高温磨损实验表明,较高W-Mo-V HSS含量对复合材料的磨损性能有一定的好处（100%W-Mo-V HSS试样的室温磨损性能和高温磨损性能相比于0%W-Mo-V HSS试样分别提升了 5.2倍和4.7倍）,这些都与复合材料组织中合金元素和碳化物含量增多有关。拉伸测试表明,随着W-Mo-V HSS含量的升高,沉积态的复合材料的拉伸性能呈降低趋势。当复合材料进行回火处理后,各试样在550℃回火时均出现了二次硬化现象,0%和100%W-Mo-V HSS试样硬度分别达到693 HV和904 HV。在550℃回火下所有试样的室温磨损性能也有显着提升,其中80%和100%W-Mo-VHSS含量的复合材料的磨损率约为0.25×10-6 mm3N-1·m-1,相比于沉积态提升了约5.2倍。回火后的拉伸实验表明,各试样在550℃回火时有较高的抗拉强度,但各试样的伸缩率处于较低水平。激光增材制造W-Mo-V HSS/Nb复合材料的显微组织和W-Mo-V HSS试样相似,均由马氏体、残余奥氏体以及碳化物组成。Nb的添加细化了 W-Mo-VHSS的晶粒尺寸,由0wt%Nb时的4.35μm减小到2wt%Nb时3.63μm。随着晶粒尺寸的细化,试样的力学性能均有一定程度的提高。550℃回火处理使W-Mo-VHSS/Nb复合材料的硬度略有降低,但其表现出了较为优异的磨损性能。根据复合材料的研究基础,最终成功制备了质量良好的H13/W-Mo-VHSS/Nb功能梯度材料。对其进行元素分析发现,各层间变化程度较小,无明显的跳跃级界面。硬度测试结果发现,梯度块体从最底层到最顶层逐渐升高,无急剧变化现象。
王熙[10]（2020）在《合金钢表面仿生梯度陶瓷防护涂层的制备与性能研究》文中研究表明合金钢是在制造行业应用广阔的金属材料。由于合金钢的成本较为低廉,又具有较高的塑性、韧性与耐磨性,所以被大量用来制造机械设备中的重要零部件。近年来,由于技术的发展,各类机械设备的功率逐渐提高,合金钢制造的零部件性能不能完全满足当前机械工业的需求。在合金钢机械零部件表面制备高性能防护涂层是一种有效提高零部件性能和寿命的技术。合金钢零部件在工业生产中会受到多种情况的破坏,如磨损失效和断裂失效。单纯提高合金钢的一种性能,不足以提高合金钢零部件的整体寿命。研究与制备可以同时提高合金钢耐磨性能和力学性能的防护涂层对于机械行业具有重要意义。在自然界中,有很多生物具有特殊的结构,这些生物结构可以利用较少的生物能量实现良好的性能。仿生梯度结构是一种优异的生物结构,它结合了不同机械性能的材料,从而在材料内部产生了结构梯度。梯度结构可以适应不同材料之间的特性不同（如弹性模量和强度）,并提供良好的韧性和耐磨性能。将仿生梯度结构应用到合金钢防护涂层的制造中,可以有效的同时提高合金钢的力学性能和耐磨性能。本文以工业常用的40Cr合金钢为研究对象,将典型生物梯度结构—獾牙齿作为仿生设计的生物模本,采用热输入低、变形小、易与基体形成冶金结合的激光熔覆技术作为防护涂层制备手段,并选择TiC陶瓷材料作为防护涂层的硬质和强化相,在合金钢表面设计制造了仿生梯度金属陶瓷防护涂层。制备的仿生梯度涂层具有同时提高合金钢耐磨性能和力学性能的特征,还拥有制造工艺简单和涂层内部冶金结合良好、无开裂等优势。主要研究内容如下:（1）揭示了獾牙齿中的的梯度结构组成并以此设计了适用于合金钢表面的高性能仿生梯度涂层模型。在獾牙齿的牙釉质到牙本质中,硬质相羟基磷灰石的含量逐渐下降,牙齿的组织结构也从紧凑变为疏松。根据獾牙齿梯度结构设计的适用于合金钢金属表面的仿生梯度涂层模型主要构成是:具有高硬度、高强度的最外层,具有高韧性的最内层,以及各项性能适中的中间层这三个组成涂层的结构,可以让梯度涂层同时实现高硬度和高韧性。（2）揭示了在相同激光能量条件下不同TiC制备工艺和不同TiC含量对激光熔覆40Cr齿轮钢涂层组织和性能的影响和机制。在相同激光能量的作用下,外加法激光熔覆TiC比原位合成法更有效。激光直接熔覆50%TiC含量的涂层由于内部硬质相TiC的含量最高,具有最高的显微硬度值（922HV）和最低的磨损失重量（1.2mg）以及最好的耐磨性能。在使用激光熔覆工艺制备梯度涂层时,外加法比原位合成法更适合用来制备梯度涂层。（3）揭示了梯度涂层的特点和优势。梯度涂层具有合理的熔覆层成分梯度,可以促使TiC颗粒全部进入涂层内部,涂层表面的粗糙度低,而且梯度涂层的整体显微硬度和涂层厚度（739μm）明显高于均质涂层。均质涂层表面粗糙度高,进入涂层TiC颗粒的含量低,而且多次激光熔覆相同TiC含量的熔覆层不能明显提高涂层整体厚度（518μm）。梯度TiC涂层内部冶金结合良好、无裂纹,说明梯度结构解决了高TiC含量涂层内部开裂的工艺问题。（4）揭示了制备梯度涂层预置粉末中TiC的含量的变化会明显改变梯度涂层内部的组织形貌和显微硬度分布。通过改变TiC的含量可以制备出两种性质不同的梯度涂层:TiC枝晶组织梯度涂层和TiC颗粒组织梯度涂层。制备梯度涂层的预置粉末中TiC含量高时,涂层内部的TiC会全部形成TiC枝晶组织;当TiC含量较少时,涂层内部的TiC会全部形成TiC颗粒组织。TiC枝晶组织梯度涂层的最大显微硬度为1243HV,TiC颗粒组织梯度涂层的最大显微硬度为1083HV。TiC枝晶组织梯度涂层整体的显微硬度高于TiC颗粒组织梯度涂层,这是因为密集的TiC枝晶组织比TiC颗粒组织提高显微硬度更明显。（5）揭示了TiC枝晶组织梯度涂层和TiC颗粒组织梯度涂层,强化冲击韧性和机械疲劳性能等力学性能的不同机制。TiC枝晶组织梯度涂层内部的TiC枝晶组织由于其高强度明显提高了梯度涂层的冲击韧性,TiC枝晶组织促使冲击断裂裂纹在涂层内部的宏观延伸中呈现一定程度的偏转,从而消耗了裂纹扩展的能量。但冲击断裂裂纹在微观中从单个TiC枝晶组织穿过时,断裂裂纹没有偏转。TiC颗粒组织梯度涂层内部的颗粒TiC分布更加均匀,促使断裂裂纹的宏观和微观偏转程度更高,消耗了更多裂纹扩展的能量,从而实现了最高的冲击韧性。TiC颗粒组织梯度涂层的力学性能均优于TiC枝晶组织梯度涂层。这说明TiC颗粒组织梯度涂层更适合用作合金钢抗冲击、抗疲劳涂层。（6）揭示了TiC枝晶组织梯度涂层和TiC颗粒组织梯度涂层在乏油润滑磨损环境、干摩擦磨损环境和重载荷磨损环境下的磨损行为和强化机制。在三种摩擦磨损环境下,枝晶型梯度涂层的摩擦系数和磨损失重量均低于颗粒型梯度涂层。枝晶型梯度涂层表面TiC形成了网格状单元体,颗粒型梯度涂层表面TiC形成了圆颗粒单元体。TiC网格状单元体的高硬度和高覆盖面积促成枝晶型梯度涂层发生较少的塑性变形并且磨损程度较轻。TiC圆颗粒单元体对涂层的强化区域较少,更容易剥落。TiC枝晶组织梯度涂层在各种磨损情况下的磨损性能均优于TiC颗粒组织梯度涂层。且TiC枝晶组织梯度涂层表面的TiC网格状单元体对涂层强化能力更强。这说明TiC枝晶组织梯度涂层更适合用作合金钢耐磨涂层。本研究成功制备出了能同时提高耐磨性能和力学性能的合金钢仿生梯度陶瓷防护涂层,并通过对比TiC枝晶组织梯度涂层和TiC颗粒组织梯度涂层的力学性能和磨损性能,揭示出TiC枝晶组织梯度涂层的力学性能更好,TiC颗粒组织梯度涂层的磨损性能更优。为开发具有优异性能的合金钢防护涂层提供了实验依据,技术和理论参考。
二、功能梯度材料的进展（论文开题报告）
（1）论文研究背景及目的
此处内容要求：
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例：
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
（2）本文研究方法
调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、功能梯度材料的进展（论文提纲范文）
（1）C/SiC点阵夹层结构复合材料传热性能研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 课题背景及研究目的和意义 |
| 1.2 夹层材料传热性能研究进展 |
| 1.2.1 连续型泡沫夹层材料传热性能研究进展 |
| 1.2.2 二维蜂窝/波纹夹层材料传热性能研究进展 |
| 1.2.3 三维均匀点阵夹层材料传热性能研究进展 |
| 1.2.4 三维梯度点阵夹层材料力/热性能研究进展 |
| 1.3 C/SiC复合材料研究进展 |
| 1.3.1 C/SiC复合材料的制备工艺 |
| 1.3.2 C/SiC复合材料力/热性能研究进展 |
| 1.4 现存问题 |
| 1.5 主要研究内容 |
| 第2章 C/SiC点阵夹层结构复合材料的传热性能 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 C/SiC四棱锥点阵夹层结构复合材料传热分析模型 |
| 2.2.1 C/SiC复合材料导热系数的预测 |
| 2.2.2 热传输机理 |
| 2.2.3 热传导模型 |
| 2.2.4 热辐射模型 |
| 2.3 辐射传递系数的蒙特卡洛法计算模型 |
| 2.3.1 蒙特卡洛法求解辐射传递系数的计算原理 |
| 2.3.2 蒙特卡洛法求解辐射传递系数的计算步骤 |
| 2.3.3 蒙特卡洛法的随机数产生方法 |
| 2.3.4 蒙特卡洛模型验证 |
| 2.4 数值计算及讨论 |
| 2.4.1 模型验证 |
| 2.4.2 结构几何参数对传热性能的影响 |
| 2.4.3 固体表面发射率对传热性能的影响 |
| 2.4.4 温度对传热性能的影响 |
| 2.5 改进型C/SiC四棱锥点阵夹层结构复合材料 |
| 2.5.1 改进方案 |
| 2.5.2 相对密度 |
| 2.5.3 传热性能对比分析 |
| 2.6 本章小结 |
| 第3章 考虑芯子辐射效应的C/SiC点阵夹层结构复合材料的传热性能 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 考虑芯子辐射效应的C/SiC点阵夹层结构复合材料传热分析模型 |
| 3.2.1 热传输机理 |
| 3.2.2 热传导模型 |
| 3.2.3 热辐射模型 |
| 3.3 数值计算及讨论 |
| 3.3.1 模型验证 |
| 3.3.2 芯子辐射效应对传热性能的影响 |
| 3.3.3 结构几何参数对传热性能的影响 |
| 3.3.4 固体表面发射率对传热性能的影响 |
| 3.3.5 温度对传热性能的影响 |
| 3.4 本章小结 |
| 第4章 C/SiC横向梯度点阵夹层结构复合材料的传热性能 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 C/SiC横向梯度点阵夹层结构复合材料传热分析模型 |
| 4.2.1 忽略面板热阻影响的传热分析模型 |
| 4.2.2 考虑面板热阻影响的传热分析模型 |
| 4.3 数值计算及讨论 |
| 4.3.1 模型验证 |
| 4.3.2 忽略面板热阻影响的传热性能分析 |
| 4.3.3 考虑面板热阻影响的传热性能分析 |
| 4.4 本章小结 |
| 第5章 非均匀热载下C/SiC点阵夹层结构复合材料的传热性能 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 非均匀热载下C/SiC点阵夹层结构复合材料传热性能研究 |
| 5.2.1 传热性能分析模型 |
| 5.2.2 传热性能的数值计算模型 |
| 5.2.3 数值计算及讨论 |
| 5.3 非均匀热载下C/SiC纵向梯度点阵夹层结构复合材料传热性能研究 |
| 5.3.1 纵向梯度点阵夹层结构的构型设计 |
| 5.3.2 传热性能分析模型 |
| 5.3.3 传热性能的数值计算模型 |
| 5.3.4 数值计算及讨论 |
| 5.4 本章小结 |
| 第6章 基于等效理论的横向梯度点阵夹层结构复合材料的传热性能 |
| 6.1 引言 |
| 6.2 横向梯度点阵夹层结构复合材料传热分析模型 |
| 6.2.1 传热物理模型简化及描述 |
| 6.2.2 数学模型的建立 |
| 6.2.3 温度场的解析求解 |
| 6.3 横向梯度点阵夹层结构复合材料等效导热系数模型 |
| 6.4 数值计算及讨论 |
| 6.4.1 模型验证 |
| 6.4.2 热物理量及几何参数对温度响应的影响 |
| 6.4.3 几何参数对等效导热系数的影响 |
| 6.5 本章小结 |
| 结论与展望 |
| 主要创新成果 |
| 参考文献 |
| 攻读学位期间发表的学术论文 |
| 致谢 |
（2）梯度材料的层间建模、性能仿真分析以及打印路径规划（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 研究背景及意义 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 复合材料的层间性能增强方法 |
| 1.2.2 梯度材料的建模 |
| 1.2.3 梯度材料的制备 |
| 1.2.4 梯度材料的应用 |
| 1.3 有限元分析 |
| 1.3.1 有限元分析方法以及ANSYS软件 |
| 1.3.2 热结构耦合分析 |
| 1.4 本课题研究意义及主要研究内容 |
| 1.4.1 本课题研究意义 |
| 1.4.2 本课题主要研究内容 |
| 第二章 梯度材料模型的层间建模 |
| 2.1 前言 |
| 2.2 层间过渡模型设计的提出 |
| 2.2.1 基于梯度源的梯度材料表示方法 |
| 2.2.2 基于线性函数的材料组份分布 |
| 2.2.3 层间过渡设计 |
| 2.3 基于体素的梯度材料层间建模方法 |
| 2.3.1 体素化建模 |
| 2.3.2 梯度材料层间过渡区体素描述 |
| 2.3.3 梯度材料模型体素化 |
| 2.3.4 梯度材料的材料赋值 |
| 2.3.5 模型梯度源的交互选取 |
| 2.4 本章小结 |
| 第三章 梯度材料模型的层间性能仿真分析 |
| 3.1 前言 |
| 3.2 体素模型转换为有限元模型 |
| 3.2.1 参数化命令流 |
| 3.2.2 体素模型转换为ANSYS有限元模型 |
| 3.3 层间体单元过渡模型建立 |
| 3.3.1 层间过渡区以及梯度区建模 |
| 3.3.2 梯度材料属性描述 |
| 3.3.3 有限元分析模型建立 |
| 3.4 仿真结果分析 |
| 3.4.1 有无体单元过渡结构层间应力分布对比 |
| 3.4.2 偏移厚度与偏移比例对层间边缘剪应力对比 |
| 3.4.3 偏移比例对层间应力分布的影响 |
| 3.4.4 偏移厚度对层间应力分布的影响 |
| 3.5 本章小结 |
| 第四章 打印路径规划及软件系统 |
| 4.1 前言 |
| 4.2 打印路径规划 |
| 4.2.1 层间体单元模型分层切片 |
| 4.2.2 打印路径规划 |
| 4.3 FGM软件系统 |
| 4.3.1 各功能模块简介 |
| 4.3.2 软件界面 |
| 4.4 本章小结 |
| 第五章 研究工作总结及展望 |
| 5.1 研究工作总结 |
| 5.2 展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 硕士期间发表论文和申请专利 |
| 个人简历 |
（3）定向冷冻-压力浸渗制备仿生Al/B4C与Al/Al2O3复合材料（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 选题意义 |
| 1.2 自然生物材料的设计结构 |
| 1.2.1 贝壳与层状结构 |
| 1.2.2 羊角与层状/管状结构 |
| 1.2.3 骨骼与层状/梯度结构 |
| 1.2.4 多种结构复合构型 |
| 1.3 仿生结构复合材料的制备技术与研究现状 |
| 1.3.1 仿贝壳层状复合材料 |
| 1.3.2 仿羊角层状/管状复合材料 |
| 1.3.3 仿骨骼层状/梯度复合材料 |
| 1.4 定向冷冻技术制备仿生结构材料的研究进展 |
| 1.4.1 定向冷冻技术原理 |
| 1.4.2 定向冷冻技术的关键控制因素 |
| 1.4.3 定向冷冻技术制备仿生复合材料的研究现状 |
| 1.5 课题研究目的、研究内容和创新点 |
| 1.5.1 研究目的 |
| 1.5.2 研究内容 |
| 1.5.3 创新点 |
| 第2章 实验材料与方法 |
| 2.1 实验材料 |
| 2.1.1 骨架材料 |
| 2.1.2 浸渗金属 |
| 2.2 技术路线 |
| 2.3 高温润湿性测试 |
| 2.4 真空-压力浸渗 |
| 2.5 组织分析 |
| 2.5.1 陶瓷骨架的线性收缩率与孔隙率 |
| 2.5.2 复合材料的密度 |
| 2.5.3 物相分析 |
| 2.5.4 显微观察 |
| 2.6 性能测试 |
| 2.6.1 浆料粘度 |
| 2.6.2 显微硬度 |
| 2.6.3 弹性模量 |
| 2.6.4 压缩强度 |
| 2.6.5 弯曲强度 |
| 2.6.6 断裂韧性 |
| 2.6.7 原位弯曲 |
| 2.6.8 磨损性能 |
| 第3章 定向冷冻-压力浸渗制备仿贝壳层状Al/B_4C复合材料 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 实验材料与方法 |
| 3.3 骨架物相组成 |
| 3.4 骨架微观结构 |
| 3.5 高温润湿性与浸渗压力优化 |
| 3.6 复合材料物相组成 |
| 3.7 复合材料微观结构 |
| 3.8 复合材料力学性能 |
| 3.9 复合材料增韧机制 |
| 3.10 本章小结 |
| 第4章 乳液定向冷冻-压力浸渗制备仿羊角层状/管状Al/Al_2O_3复合材料 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 实验材料与方法 |
| 4.3 陶瓷骨架结构 |
| 4.4 浆料粘度对陶瓷骨架微观结构的影响 |
| 4.5 复合材料微观结构 |
| 4.6 复合材料力学性能 |
| 4.6.1 弹性模量 |
| 4.6.2 压缩性能 |
| 4.6.3 弯曲性能 |
| 4.7 复合材料吸能机制与增韧机制 |
| 4.7.1 吸能机制 |
| 4.7.2 增韧机制 |
| 4.8 本章小结 |
| 第5章 沉降/离心-定向冷冻-压力浸渗制备仿骨骼层状/梯度复合材料 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 沉降-定向冷冻-压力浸渗制备层状/梯度Al/(Al_2O_3+Mullite)复合材料 |
| 5.2.1 沉降分离动力学 |
| 5.2.2 实验材料与方法 |
| 5.2.3 梯度多孔陶瓷骨架 |
| 5.2.4 复合材料结构 |
| 5.2.5 复合材料力学性能 |
| 5.2.6 复合材料断裂机制 |
| 5.3 离心-定向冷冻-压力浸渗制备层状/梯度Al/Al_2O_3复合材料 |
| 5.3.1 离心分离动力学 |
| 5.3.2 实验材料与方法 |
| 5.3.3 陶瓷浆料粘度 |
| 5.3.4 离心旋转速率对陶瓷骨架结构的影响 |
| 5.3.5 离心旋转时间对陶瓷骨架结构的影响 |
| 5.3.6 复合材料微观结构与力学性能 |
| 5.4 本章小结 |
| 第6章 结论与展望 |
| 6.1 本文结论 |
| 6.2 工作展望 |
| 参考文献 |
| 作者简介及在攻读博士期间所取得的科研成果 |
| 致谢 |
（4）基于振动与功率流的开裂功能梯度结构损伤识别（论文提纲范文）
| 致谢 |
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 1 引言 |
| 1.1 课题的背景和意义 |
| 1.2 开裂功能梯度结构振动分析研究现状 |
| 1.2.1 裂纹模型及功能梯度材料断裂力学 |
| 1.2.2 开裂功能梯度结构的振动分析 |
| 1.3 结构损伤识别方法简介 |
| 1.4 基于结构振动的损伤识别法研究现状 |
| 1.5 振动功率流 |
| 1.5.1 完善结构的振动功率流 |
| 1.5.2 开裂结构的振动功率流 |
| 1.5.3 基于振动功率流的损伤识别 |
| 1.6 本文的研究目的和内容 |
| 1.6.1 本文的研究目的 |
| 1.6.2 本文的研究内容 |
| 2 开裂功能梯度梁的自由振动和损伤识别 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 开裂功能梯度Timoshenko梁模型 |
| 2.3 开裂功能梯度Timoshenko梁的自由振动 |
| 2.4 基于连续小波变换的损伤识别方法 |
| 2.4.1 连续小波变换 |
| 2.4.2 损伤识别方法 |
| 2.5 数值结果与讨论 |
| 2.5.1 对比算例 |
| 2.5.2 模态分析 |
| 2.5.3 裂纹位置识别 |
| 2.5.4 裂纹深度估算 |
| 2.5.5 双裂纹功能梯度梁的损伤识别 |
| 2.5.6 噪音的影响 |
| 2.6 实验验证 |
| 2.7 本章小结 |
| 2.8 本章附录A |
| 3 开裂功能梯度梁的振动功率流和损伤识别 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 开裂功能梯度Timoshenko梁模型 |
| 3.3 无限长的功能梯度梁的振动解 |
| 3.3.1 完善功能梯度梁的振动解 |
| 3.3.2 开裂功能梯度梁的振动解 |
| 3.4 功能梯度梁的振动功率流 |
| 3.5 基于连续小波变换的损伤识别方法 |
| 3.6 数值结果与讨论 |
| 3.7 本章小结 |
| 4 开裂功能梯度板的自由振动和损伤识别 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 开裂功能梯度Mindlin板模型 |
| 4.3 DQ法求解 |
| 4.4 开裂功能梯度板的损伤识别方法 |
| 4.5 数值结果与讨论 |
| 4.5.1 对比和收敛性研究 |
| 4.5.2 振动分析 |
| 4.5.3 开裂功能梯度板的损伤识别 |
| 4.6 本章小结 |
| 5 开裂功能梯度板的振动功率流和损伤识别 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 开裂功能梯度Kirchhoff板模型 |
| 5.2.1 完善功能梯度板的振动解 |
| 5.2.2 开裂功能梯度板的振动解 |
| 5.3 功能梯度板的振动功率流 |
| 5.4 开裂功能梯度板的损伤识别方法 |
| 5.5 数值结果与讨论 |
| 5.5.1 对比研究 |
| 5.5.2 输入功率流 |
| 5.5.3 传递功率流 |
| 5.5.4 开裂功能梯度板的损伤识别 |
| 5.6 本章小结 |
| 6 结论与展望 |
| 6.1 结论 |
| 6.2 创新点 |
| 6.3 进一步的工作展望 |
| 参考文献 |
| 作者简历及攻读博士学位期间取得的研究成果 |
| 学位论文数据集 |
（5）高性能梯度功能材料激光增材制造研究现状及展望（论文提纲范文）
| 1 高性能梯度功能材料激光增材制造原理及分类 |
| 1.1 采用送粉方式产生梯度 |
| 1.2 采用铺粉方式产生梯度 |
| 2 梯度功能材料激光增材制造研究进展 |
| 2.1 金属/金属梯度功能材料激光增材制造 |
| 2.2 金属/陶瓷梯度功能材料激光增材制造 |
| 3 结束语 |
| (1)建立专用高性能梯度功能材料标准体系 |
| (2)深化高性能梯度功能材料成形理论研究 |
| (3)开发新型激光增材制造系统 |
（6）脆性断裂相场模型的自适应一致性无单元Galerkin方法（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 主要符号表 |
| 1 绪论 |
| 1.1 研究背景与意义 |
| 1.2 断裂分析的研究进展 |
| 1.2.1 离散裂纹模型研究现状 |
| 1.2.2 弥散裂纹模型研究现状 |
| 1.2.3 断裂相场模型研究现状 |
| 1.3 无网格法的研究进展 |
| 1.4 本文的研究内容 |
| 2 脆性断裂的相场模型 |
| 2.1 Griffith理论 |
| 2.2 断裂的变分原理 |
| 2.3 基于应变谱分解的断裂相场模型 |
| 2.3.1 裂纹的相场法描述 |
| 2.3.2 控制方程的推导 |
| 2.4 其他断裂相场模型 |
| 2.4.1 能量正则化的相场模型 |
| 2.4.2 Kuhn和M(?)ller的断裂相场模型 |
| 2.4.3 基于体积-偏应变分解的断裂相场模型 |
| 2.4.4 高阶断裂相场模型 |
| 2.5 本章小结 |
| 3 Galerkin型无网格方法 |
| 3.1 形函数的构造 |
| 3.1.1 移动最小二乘(MLS)近似 |
| 3.1.2 权函数及其影响域 |
| 3.1.3 形函数及其导数的加速算法 |
| 3.2 控制方程及其Galerkin离散形式 |
| 3.3 数值积分方法 |
| 3.3.1 背景格子积分 |
| 3.3.2 有限元背景网格积分 |
| 3.3.3 节点积分 |
| 3.4 位移边界条件的施加 |
| 3.4.1 拉格朗日乘子法 |
| 3.4.2 修正变分原理 |
| 3.4.3 罚函数法 |
| 3.4.4 Nitsche法 |
| 3.5 不连续问题的处理 |
| 3.5.1 权函数的处理 |
| 3.5.2 基函数的处理 |
| 3.6 本章小结 |
| 4 自适应一致性无单元Galerkin方法 |
| 4.1 控制方程及离散 |
| 4.2 一致性无单元Galerkin方法 |
| 4.2.1 节点导数的一致性条件 |
| 4.2.2 Hu-Washizu变分原理及形函数导数的修正 |
| 4.2.3 二阶一致三点积分格式 |
| 4.2.4 修正节点导数的微分一致性及分片实验 |
| 4.3 自适应方案 |
| 4.3.1 细化区域的确定 |
| 4.3.2 细化方案 |
| 4.4 数值算例 |
| 4.4.1 方板圆孔问题 |
| 4.4.2 受压半无限平面问题 |
| 4.4.3 变体力板 |
| 4.4.4 L形板 |
| 4.4.5 异形板 |
| 4.5 本章小结 |
| 5 脆性断裂相场模型的自适应分析 |
| 5.1 断裂相场模型的无网格离散 |
| 5.1.1 相场问题 |
| 5.1.2 位移场问题 |
| 5.2 二维脆性断裂相场模型的自适应分析 |
| 5.2.1 自适应方案 |
| 5.2.2 数值算例 |
| 5.3 三维脆性断裂相场模型的自适应分析 |
| 5.3.1 二阶一致四点积分格式 |
| 5.3.2 自适应方案 |
| 5.3.3 数值算例 |
| 5.4 本章小结 |
| 6 功能梯度材料的断裂相场模型分析 |
| 6.1 功能梯度材料的一致性无网格法 |
| 6.1.1 控制方程及离散 |
| 6.1.2 数值算例 |
| 6.2 功能梯度材料的断裂分析 |
| 6.2.1 控制方程及无网格离散 |
| 6.2.2 自适应方案 |
| 6.2.3 数值算例 |
| 6.3 本章小结 |
| 7 结论与展望 |
| 7.1 结论 |
| 7.2 创新点 |
| 7.3 展望 |
| 参考文献 |
| 附录A 程序实现 |
| A.1 程序结构设计 |
| A.2 主要程序模块流程图 |
| 攻读博士学位期间科研项目及科研成果 |
| 致谢 |
| 作者简介 |
（7）Cu/Ti3AlC2复合材料的制备及性能研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 引言 |
| 1.2 陶瓷颗粒增强铜基复合材料简介 |
| 1.2.1 陶瓷颗粒增强铜基复合材料的性能特点 |
| 1.3 MAX陶瓷材料简介 |
| 1.3.1 Ti_3AlC_2陶瓷材料简介 |
| 1.3.2 Ti_3AlC_2的制备方法 |
| 1.4 MAX增强Cu基复合材料 |
| 1.4.1 MAX增强Cu基复合材料的制备方法 |
| 1.4.2 Ti_3AlC_2 增强Cu基复合材料的研究现状 |
| 1.5 功能梯度复合材料 |
| 1.5.1 功能梯度复合材料简介 |
| 1.5.2 功能梯度材料的应用 |
| 1.5.3 Cu基功能梯度复合材料简介 |
| 1.6 研究目的及内容 |
| 1.7 本文创新点 |
| 第2章 无压烧结Ti_3AlC_2的研究 |
| 2.1 实验部分 |
| 2.1.1 实验原料 |
| 2.1.2 实验仪器 |
| 2.1.3 Ti_3AlC_2的制备 |
| 2.1.4 测试与表征 |
| 2.2 Al粉含量对产物组成的影响 |
| 2.3 温度以及保温时间对产物组成的影响 |
| 2.4 烧结助剂对产物相组成的影响 |
| 2.5 烧结产物的相形貌 |
| 2.6 小结 |
| 第3章 Cu/Ti_3AlC_2普通复合材料和梯度复合材料的制备及性能研究 |
| 3.1 实验部分 |
| 3.1.1 实验原料 |
| 3.1.2 实验仪器 |
| 3.1.3 Cu/Ti_3AlC_2 复合材料的制备 |
| 3.1.4 测试与表征 |
| 3.2 Cu/Ti_3AlC_2 复合材料的相组成 |
| 3.3 Cu/Ti_3AlC_2 复合材料的微观结构和元素组成 |
| 3.3.1 Cu/Ti_3AlC_2 复合材料的微观结构 |
| 3.3.2 Cu/Ti_3AlC_2 复合材料的元素组成 |
| 3.4 Cu/Ti_3AlC_2 复合材料的性能 |
| 3.4.1 Cu/Ti_3AlC_2 复合材料的密度 |
| 3.4.2 Cu/Ti_3AlC_2 复合材料的抗弯性能 |
| 3.4.3 Cu/Ti_3AlC_2 复合材料的显微硬度及耐磨性 |
| 3.4.4 Cu/Ti_3AlC_2 复合材料的导电导热性能 |
| 3.4.5 Cu/Ti_3AlC_2 复合材料的抗氧化性能 |
| 3.5 Cu/Ti_3AlC_2 梯度复合材料的相组成 |
| 3.6 Cu/Ti_3AlC_2 梯度复合材料的微观结构和元素分布 |
| 3.6.1 Cu/Ti_3AlC_2 梯度复合材料的微观结构 |
| 3.6.2 Cu/Ti_3AlC_2 梯度复合材料的元素分布 |
| 3.7 Cu/Ti_3AlC_2 梯度复合材料的性能 |
| 3.7.1 Cu/Ti_3AlC_2 梯度复合材料的整体性能 |
| 3.7.2 Cu/Ti_3AlC_2 梯度复合材料的表面性能 |
| 3.8 小结 |
| 第4章 全文总结 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 附录 1 攻读硕士学位期间发表的文章 |
（8）梯度三明治梁的塑性理论及大变形分析（论文提纲范文）
| 致谢 |
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 1 引言 |
| 1.1 研究背景及意义 |
| 1.2 研究进展 |
| 1.2.1 梯度材料力学行为的研究现状 |
| 1.2.2 梯度夹芯结构力学行为的研究现状 |
| 1.3 研究内容 |
| 2 均匀梁的塑性行为 |
| 2.1 塑性屈服条件 |
| 2.2 平衡方程 |
| 2.3 集中力作用的简支梁 |
| 2.3.1 最大横向位移小于梁高的一半 |
| 2.3.2 最大横向位移不小于梁高的一半 |
| 2.4 集中力作用的固支梁 |
| 2.5 本章小结 |
| 3 梯度材料梁的塑性行为 |
| 3.1 梯度材料梁的屈服准则 |
| 3.1.1 梯度分层模型 |
| 3.1.2 屈服准则的建立 |
| 3.1.3 不同梯度形式的梯度材料梁的屈服面 |
| 3.2 梯度材料梁的大挠度响应 |
| 3.2.1 初始塑性中性面位于II或III子层 |
| 3.2.2 初始塑性中性面位于I或IV子层 |
| 3.3 有限元分析与讨论 |
| 3.4 本章小结 |
| 4 梯度芯材夹芯梁的塑性行为 |
| 4.1 问题描述 |
| 4.2 分析模型 |
| 4.2.1 广义屈服准则 |
| 4.2.2 广义屈服准则的退化 |
| 4.2.3 大变形控制方程 |
| 4.3 数值结果与讨论 |
| 4.3.1 梯度芯材夹芯梁 |
| 4.3.2 表面强化夹芯梁 |
| 4.4 本章小结 |
| 5 结论与展望 |
| 5.1 结论 |
| 5.2 展望 |
| 参考文献 |
| 作者简历及攻读硕士学位期间取得的研究成果 |
| 学位论文数据集 |
（9）激光增材制造H13/W-Mo-V HSS/Nb功能梯度材料的探索研究（论文提纲范文）
| 中文摘要 |
| Abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 H13热作模具钢的现状及强化技术 |
| 1.1.1 H13热作模具钢概述 |
| 1.1.2 热作模具钢强化技术 |
| 1.2 激光增材制造技术概述 |
| 1.2.1 激光增材制造技术简介 |
| 1.2.2 激光增材制造技术在模具钢行业研究进展 |
| 1.3 高速钢耐磨涂层研究进展 |
| 1.4 梯度耐磨材料 |
| 1.5 本课题研究的主要内容 |
| 第二章 实验材料及方法 |
| 2.1 实验材料及设备 |
| 2.1.1 实验材料 |
| 2.1.2 实验设备 |
| 2.2 实验方案 |
| 2.2.1 复合材料块体成形实验 |
| 2.2.2 功能梯度块体成形实验 |
| 2.3 H13/W-Mo-V HSS、W-Mo-V HSS/Nb及H13/W-Mo-V HSS/Nb梯度材料成形工艺 |
| 2.3.1 制备H13/W-Mo-V HSS和W-Mo-V HSS/Nb复合材料激光工艺研究 |
| 2.3.2 制备H13/W-Mo-V HSS/Nb梯度材料激光工艺研究 |
| 2.3.3 激光扫描路径 |
| 2.4 热处理工艺 |
| 2.5 显微组织和物相分析 |
| 2.5.1 组织分析 |
| 2.5.2 物相分析 |
| 2.6 性能测试 |
| 2.6.1 显微硬度测试 |
| 2.6.2 室温拉伸实验 |
| 2.6.3 摩擦磨损实验 |
| 第三章 激光增材制造H13/W-Mo-V HSS复合材料的组织和性能 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 激光增材制造不同比例成分H13/W-Mo-V HSS复合材料组织演变 |
| 3.2.1 不同比例成分H13/W-Mo-V HSS复合材料宏观形貌 |
| 3.2.2 不同比例成分H13/W-Mo-V HSS复合材料物相分析 |
| 3.2.3 不同比例成分H13/W-Mo-V HSS复合材料微观形貌 |
| 3.3 不同比例成分H13/W-Mo-V HSS复合材料性能分析 |
| 3.3.1 显微硬度分析 |
| 3.3.2 摩擦磨损性能分析 |
| 3.3.3 室温拉伸性能分析 |
| 3.4 本章小结 |
| 第四章 回火处理对激光增材制造H13/W-Mo-V HSS复合材料的组织和性能影响. |
| 4.1 引言 |
| 4.2 回火处理对激光增材制造不同比例成分H13/W-Mo-V HSS复合材料组织的影响 |
| 4.2.1 XRD物相分析 |
| 4.2.2 回火处理对各试样显微组织的影响 |
| 4.3 回火处理对激光增材制造不同比例成分H13/W-Mo-V HSS复合材料性能的影响 |
| 4.3.1 显微硬度分析 |
| 4.3.2 室温摩擦磨损性能分析 |
| 4.3.3 高温摩擦磨损性能分析 |
| 4.3.4 室温拉伸性能分析 |
| 4.4 本章小结 |
| 第五章 激光增材制造W-Mo-V HSS/Nb复合材料及回火处理后的组织和性能分析 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 激光增材制造W-Mo-V HSS/Nb复合材料显微组织分析 |
| 5.3 回火处理对激光增材制造W-Mo-V HSS/Nb复合材料组织影响 |
| 5.3.1 XRD物相分析 |
| 5.3.2 回火处理对各试样显微组织影响 |
| 5.4 回火处理对激光增材制造W-Mo-V HSS/Nb复合材料性能影响 |
| 5.4.1 显微硬度分析 |
| 5.4.2 摩擦磨损性能分析 |
| 5.4.3 室温拉伸性能分析 |
| 5.5 本章小结 |
| 第六章 激光增材制造H13/W-Mo-V HSS/Nb功能梯度材料的初步研究 |
| 6.1 引言 |
| 6.2 H13/W-Mo-V HSS/Nb功能梯度材料的制备 |
| 6.3 H13/W-Mo-V HSS/Nb功能梯度材料元素分布 |
| 6.4 H13/W-Mo-V HSS/Nb功能梯度材料的显微硬度变化 |
| 6.5 本章小结 |
| 第七章 总结与展望 |
| 7.1 总结 |
| 7.2 展望 |
| 参考文献 |
| 攻读学位期间本人出版或公开发表的论文 |
| 致谢 |
（10）合金钢表面仿生梯度陶瓷防护涂层的制备与性能研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 研究背景和意义 |
| 1.2 合金钢防护涂层的制备技术 |
| 1.2.1 热喷涂 |
| 1.2.2 物理气相沉积 |
| 1.2.3 电刷镀 |
| 1.2.4 激光熔覆 |
| 1.3 金属基复合涂层的研究进展 |
| 1.4 仿生梯度结构的研究进展 |
| 1.4.1 仿生生物结构 |
| 1.4.2 梯度涂层的制备与性能研究 |
| 1.5 本文的主要研究内容 |
| 第二章 仿生梯度结构设计、制备与试验方法 |
| 2.1 实验材料 |
| 2.1.1 基板材料 |
| 2.1.2 粉末材料 |
| 2.2 獾牙齿生物学特性分析与仿生梯度模型设计 |
| 2.2.1 獾牙齿形态特性分析 |
| 2.2.2 獾牙齿物相组成 |
| 2.2.3 獾牙齿形貌与元素分布 |
| 2.2.4 獾牙齿显微硬度分布 |
| 2.2.5 仿生梯度模型设计 |
| 2.3 仿生梯度涂层制备方法 |
| 2.4 仿生梯度涂层性能检测 |
| 2.4.1 仿生梯度涂层显微组织和表面形貌监测 |
| 2.4.2 显微硬度测量 |
| 2.4.3 物相分析 |
| 2.4.4 磨损性能测试 |
| 2.4.5 冲击韧性测试 |
| 2.4.6 机械疲劳测试 |
| 2.5 本章小结 |
| 第三章 激光熔覆 Ti C 涂层的制备工艺分析 |
| 3.1 前言 |
| 3.2 实验过程 |
| 3.3 激光熔覆预置粉末的特性分析 |
| 3.3.1 激光熔覆预置粉末的差热分析 |
| 3.3.2 激光熔覆预置粉末的物相分析 |
| 3.4 激光熔覆涂层的物相分析 |
| 3.5 激光熔覆涂层内部的组织与元素分布分析 |
| 3.6 激光熔覆涂层的性能 |
| 3.6.1 激光熔覆涂层的显微硬度 |
| 3.6.2 激光熔覆涂层的磨损性能 |
| 3.7 不同激光熔覆TiC工艺对涂层组织和性能影响的机制 |
| 3.8 本章小结 |
| 第四章 仿生梯度涂层的特点及成分参数设计 |
| 4.1 前言 |
| 4.2 仿生梯度涂层的组织和性能特点 |
| 4.2.1 实验过程 |
| 4.2.2 仿生梯度涂层的表面形貌 |
| 4.2.3 仿生梯度涂层的物相分析 |
| 4.2.4 仿生梯度涂层的显微组织 |
| 4.3 制备梯度涂层预置粉末成分参数对涂层显微组织的影响 |
| 4.3.1 实验准备 |
| 4.3.2 梯度涂层的物相组成 |
| 4.3.3 梯度涂层的表面形貌 |
| 4.3.4 梯度涂层的显微组织与元素分布 |
| 4.4 本章小结 |
| 第五章 仿生梯度涂层的力学性能分析 |
| 5.1 前言 |
| 5.2 仿生梯度涂层的显微硬度分布 |
| 5.2.1 实验准备 |
| 5.2.2 仿生梯度涂层的物相组成 |
| 5.2.3 仿生梯度涂层的显微组织 |
| 5.2.4 梯度涂层的显微硬度分布 |
| 5.3 仿生梯度涂层的冲击韧性 |
| 5.3.1 实验准备 |
| 5.3.2 仿生梯度涂层的冲击功 |
| 5.3.3 仿生梯度涂层的断口形貌 |
| 5.4 仿生梯度涂层的机械疲劳性能 |
| 5.4.1 仿生梯度涂层的机械疲劳寿命 |
| 5.4.2 仿生梯度涂层的机械疲劳断口形貌 |
| 5.5 仿生梯度涂层对力学性能的影响机制 |
| 5.6 本章小结 |
| 第六章 仿生梯度涂层的磨损性能分析 |
| 6.1 前言 |
| 6.2 乏油润滑条件下梯度涂层的磨损性能分析 |
| 6.2.1 实验准备 |
| 6.2.2 乏油润滑条件下的梯度涂层摩擦系数与磨损失重量 |
| 6.2.3 乏油润滑条件下的梯度涂层的磨损表面 |
| 6.3 干摩擦条件下的梯度涂层磨损性能 |
| 6.3.1 实验准备 |
| 6.3.2 干摩擦条件下的梯度涂层摩擦系数和磨损失重量 |
| 6.3.3 干摩擦条件下的梯度涂层的磨损表面 |
| 6.4 重载荷磨损条件下的梯度涂层磨损性能 |
| 6.4.1 实验准备 |
| 6.4.2 重载荷磨损条件下的梯度涂层摩擦系数和磨损失重量 |
| 6.4.3 重载荷磨损条件下的梯度涂层的磨损表面 |
| 6.4.4 重载荷磨损条件下的梯度涂层的磨损形貌 |
| 6.5 梯度涂层对磨损性能的影响机制 |
| 6.6 本章小结 |
| 第七章 结论 |
| 参考文献 |
| 攻读博士学位期间研究成果 |
| 致谢 |
四、功能梯度材料的进展（论文参考文献）
- [1]C/SiC点阵夹层结构复合材料传热性能研究[D]. 王晓鸿. 哈尔滨理工大学, 2021(01)
- [2]梯度材料的层间建模、性能仿真分析以及打印路径规划[D]. 陈燚. 汕头大学, 2021(02)
- [3]定向冷冻-压力浸渗制备仿生Al/B4C与Al/Al2O3复合材料[D]. 杨立凯. 吉林大学, 2021(01)
- [4]基于振动与功率流的开裂功能梯度结构损伤识别[D]. 祝临峰. 北京交通大学, 2020
- [5]高性能梯度功能材料激光增材制造研究现状及展望[J]. 崔雪,张松,张春华,吴臣亮,王强,董世运. 材料工程, 2020(09)
- [6]脆性断裂相场模型的自适应一致性无单元Galerkin方法[D]. 邵玉龙. 大连理工大学, 2020
- [7]Cu/Ti3AlC2复合材料的制备及性能研究[D]. 彭航. 湖北工业大学, 2020(03)
- [8]梯度三明治梁的塑性理论及大变形分析[D]. 周鹏. 北京交通大学, 2020
- [9]激光增材制造H13/W-Mo-V HSS/Nb功能梯度材料的探索研究[D]. 肖浩男. 苏州大学, 2020(02)
- [10]合金钢表面仿生梯度陶瓷防护涂层的制备与性能研究[D]. 王熙. 吉林大学, 2020(08)