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锨 材 料 2014年第17期(45)卷 文章编号 ：1001—9731(2014)17—17130—06 流延法制备管状 ZrO2／SUS316L功能梯度材料 沈意斌 ，汤玉斐，李大玉，徐 雷，赵 康 (西安理工大学 材料科学与工程学院，西安 710048) 摘 要 ： 结合流延法和辊压成型技术制备梯度变化 梯度材料。然而在实际应用中，对管状的金属／陶瓷功 为 1O 和 2O (体积分数)的管状 ZrO ／SUS316L梯 能梯度材料的需求逐渐增加，如调节阀、耐高温耐腐蚀 度材料 ，优化了管状梯度材料的制备工艺，对其截面形 管道等 ，但是 目前大多数研究集中在板状梯度材 貌进行了表征 ，利用有限元模拟其应力分布，并结合压 料，关于管状金属／陶瓷功能梯度材料的制备及性能研 缩和循环热震实验对管状梯度材料的径向力学性能和 究的报道较少，同时受圆周约束下管状梯度材料的应 热冲击行为进 行 了研 究。结果表 明，所制备 的管状 力分布情况与板状梯度材料也是完全不同的。 ZrO。／sUS316L梯度材料成分梯度过渡 良好 ；径向压 所 以本文针对以上 问题 ，采用流延法和辊压成 型 缩 时最大拉应力产生于外壁不锈钢层 ，2O (体积分 技术制备管状 ZrO ／SUS316L梯度材料，研究了制备 数)管状梯度材料的抗压缩变形的能力较高，但是断裂 工艺、梯度变化对管状梯度材料形貌及成分分布的影 功较低 ，而 10 (体积分数)管状梯度材料接近于塑性 响，利用 ANsYs有限元模拟其应力分布情况 ，并结合 断裂方式；随着梯度变化 降低 ，管状梯度材料 的热冲击 径向压缩实验和循环热震实验分析 了管状梯度材料 的 性能提 高，梯度变化 1O (体积分数)时 500～25℃最 径 向力学性能和热冲击行为 ，对于获得综合性能 良好 大循环热震次数为 78。 的管状梯度材料具有重要的参考价值。 关键词 ： 管状梯度材料；氧化锆 ／不锈钢 ；流延法 ；径 2 实 验 向压缩性能；热冲击行为 中图分类号 ： TB321 文献标识码 ：A 2。1 管状 ZrO ／SU$316L功能梯度材料的制备 DOI：10．3969／j．issn．1001—9731．2014．17．028 陶瓷采用深圳南玻结构 陶瓷有限公司的 SG3S— TZP型Y O。(3 (摩尔分数))稳定 的四方相 ZrO 1 引 言 粉 ，金属 采用 邯 郸埃 斯 尔雾 化 粉末 有 限公 司 的 金属 ／陶瓷梯度材料是指一种组分和物性参数等 SUS316L不锈钢粉 ，无水 乙醇 (Ethanol，AR)为溶剂 ， 单一或复合性能都呈梯度变化，从而使材料性质和功 聚乙烯醇缩丁醛 (PVB，AR)为粘接剂 ，邻苯二 甲酸二 能也呈梯度变化的新型复合材料口]。由于金属 ／陶瓷 丁酯 (C1H。O ，AR)为增塑剂，鱼油 (Fishoil)为分散 梯度材料既能够充分发挥 陶瓷 良好 的耐高温、抗腐蚀 剂。将 zrO 粉和 SU$316L粉按 比例混合 ，行星球磨 和金属的强度高、韧性好的特点，又能很好地解决金属 4h后加入溶剂和添加剂，球磨 48h后得到不同成分 和陶瓷之间的热膨胀系数不匹配的问题 ，在光电能源、 的流延浆料 ，过筛、除气后得到成分梯度变化 的流延浆 传感器、热电转换及航空航天等领域有着广泛的应用 料 [】。将浆料流延成型成层状生坯，根据管状梯度材 前景 ¨]。