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采用合适的制备工艺可实现更大范围内不同物质的梯度复合,其中金属/金属梯度功能材料(FGM)已成为一大研究热点。目前,针对使用共沉降法,在相对低温下制备的金属/金属梯度功能材料的研究还相对较少,而且当前的研究主要集中在制备技术方面,在微观组织研究方面还存在一些空白领域。由于材料的宏观力学,物理和化学性质是由其组织形态和微区化学成分所决定的,因此梯度功能材料的微观组织研究非常重要。 本文简要介绍了梯度功能材料的起源、表征、设计、制备、评价、测试、应用和发展等,以及介绍本工作的来源、意义和本文所做的主要工作以及本课题的主要创新及特色。然后分别应用电子探针(EPMA)、扫描电子显微镜(SEM)和X射线能谱仪(EDS)对共沉降法制备的W-Mo系和W-Mo-Ti系梯度功能材料的化学成分分布、显微组织和断口形貌特征等进行了较详细的研究。 电子探针实验结果表明W-Mo系、W-Mo-Ti系梯度功能材料中主要元素W、Mo、Ti、Ni、Fe、Cu分布整体上具有梯度变化规律,发现富W区、富Mo区、W-Mo混合区中颗粒交错分布,基本上以机械混合的形式存在,颗粒之间主要靠烧结剂的粘结作用实现致密化;以Mo为主要组分的Mo-Ti混合区,也是以机械混合的形式存在;Cu溶解于Ni形成固溶体更好地起到活化烧结能力,Ni、Cu、Fe在宏观层间界面富集,有利于烧结致密化。显微组织特征研究表明,W-Mo系和W-Mo-Ti系梯度功能材料整体致密,有的宏观层间界面明显,在界面处成分发生突变,而且还有气孔、颗粒偏聚等缺陷,有的宏观层间界面处成分变化平缓;W-Mo系梯度功能材料由于W、Mo的再结晶温度不同,梯度层颗粒粒径有显著差异;W-Mo-Ti系梯度功能材料中,以Ti为主的Mo-Ti混合区,主要以多角形α固溶体存在,富Ti区主要以多角形α相存在。断口形貌特征研究表明,富W区、富Mo区主要为沿粒界脆性断裂;粘结金属发生韧性断裂;W-Mo混合区为颗粒的沿粒界脆性断裂和粘结相的韧性断裂的混合型断裂;富Ti区为典型的穿晶解理断裂;Mo-Ti混合区以穿晶解理断裂为主,颗粒边界表现出准解理断裂特征。 结合本实验样品的制备方法建立共沉降数学模型,通过计算结果和实验结果的比较,对金属/金属梯度功能材料的制备工艺提出了调整意见和措施。