复合材料与梯度功能材料有何不同

复合材料与梯度功能材料有何不同

材料的结构角度来看，梯度功能材料与均一材料、复合材料不同。它是选用两种（或多种）性能不同的材料，通过连续地改变这两种（或多种）材料的组成和结构，使其界面消失导致材料的性能随着材料的组成和结构的变化而缓慢变化，形成梯度功能材料。

镁钛梯度材料的作用是什么？

梯度功能材料是两种或多种材料复合成结构和组分呈连续梯度变化的一种新型复合材料。应用在:1、由耐放射性材料和耐热应力材料梯度复合的核反应第一层壁及周边材料；2、由光学材料梯度组成高性能激光器；3、由陶瓷和金属梯度复合的人工关节等。

建筑施工图中FGM是什么意思?

建筑施工图中FGM即功能梯度材料。functionally　graded　materials，简称（FGM）的概念是由日本新野正之与平井敏雄等学者于1987年首先提出的，它是指一类组成结构和性能在材料厚度或长度方向连续或准连续变化的非均质复合材料梯度功能材料由于本身具有优异的性能以及它所体现出的新颖的材料设计思想，一经提出，立即引起世界各国材料科学工作者的高度重视并对其展开研究，迄今为止，已探索出一些基本的研究方法并制备出许多体系的梯度功能材料Ti/Al2O3是其中的一种。

复合材料的发展历程

复合材料(posite materials)，是以一种材料为基体(Matrix)，另一种材料为增强体(reinforcement)组合而成的材料。 各种材料在性能上互相取长补短，产生协同效应，使复合材料的综合性能优于原组成材料而满足各种不同的要求。

复合材料的基体材料分为金属和非金属两大类。

金属基体常用的有铝、镁、铜、钛及其合金。 非金属基体主要有合成树脂、橡胶、陶瓷、石墨、碳等。增强材料主要有玻璃纤维、碳纤维、硼纤维、芳纶纤维、碳化硅纤维、石棉纤维、晶须、金属丝和硬质细粒等。 复合材料使用的历史可以追溯到古代。

从古至今沿用的稻草增强粘土和已使用上百年的钢筋混凝土均由两种材料复合而成。 20世纪40年代，因航空工业的需要，发展了玻璃纤维增强塑料（俗称玻璃钢），从此出现了复合材料这一名称。 50年代以后，陆续发展了碳纤维、石墨纤维和硼纤维等高强度和高模量纤维。

70年代出现了芳纶纤维和碳化硅纤维。 这些高强度、高模量纤维能与合成树脂、碳、石墨、陶瓷、橡胶等非金属基体或铝、镁、钛等金属基体复合，构成各具特色的复合材料。 复合材料按其组成分为金属与金属复合材料、非金属与金属复合材料、非金属与非金属复合材料。

按其结构特点又分为：①纤维复合材料。 将各种纤维增强体置于基体材料内复合而成。 如纤维增强塑料、纤维增强金属等。

②夹层复合材料。 由性质不同的表面材料和芯材组合而成。 通常面材强度高、薄；芯材质轻、强度低，但具有一定刚度和厚度。 分为实心夹层和蜂窝夹层两种。

③细粒复合材料。 将硬质细粒均匀分布于基体中，如弥散强化合金、金属陶瓷等。 ④混杂复合材料。 由两种或两种以上增强相材料混杂于一种基体相材料中构成。

与普通单增强相复合材料比，其冲击强度、疲劳强度和断裂韧性显著提高，并具有特殊的热膨胀性能。 分为层内混杂、层间混杂、夹芯混杂、层内／层间混杂和超混杂复合材料。 60年代，为满足航空航天等尖端技术所用材料的需要，先后研制和生产了以高性能纤维（如碳纤维、硼纤维、芳纶纤维、碳化硅纤维等）为增强材料的复合材料，其比强度大于4×106厘米（cm），比模量大于4×108cm。 为了与第一代玻璃纤维增强树脂复合材料相区别，将这种复合材料称为先进复合材料。

按基体材料不同，先进复合材料分为树脂基、金属基和陶瓷基复合材料。 其使用温度分别达250～350℃、350～1200℃和1200℃以上。 先进复合材料除作为结构材料外，还可用作功能材料，如梯度复合材料(材料的化学和结晶学组成、结构、空隙等在空间连续梯变的功能复合材料)、机敏复合材料（具有感觉、处理和执行功能，能适应环境变化的功能复合材料）、仿生复合材料、隐身复合材料等 复合材料中以纤维增强材料应用最广、用量最大。

其特点是比重小、比强度和比模量大。 例如碳纤维与环氧树脂复合的材料，其比强度和比模量均比钢和铝合金大数倍，还具有优良的化学稳定性、减摩耐磨、自润滑、耐热、耐疲劳、耐蠕变、消声、电绝缘等性能。 石墨纤维与树脂复合可得到膨胀系数几乎等于零的材料。

纤维增强材料的另一个特点是各向异性，因此可按制件不同部位的强度要求设计纤维的排列。 以碳纤维和碳化硅纤维增强的铝基复合材料，在500℃时仍能保持足够的强度和模量。 碳化硅纤维与钛复合，不但钛的耐热性提高，且耐磨损，可用作发动机风扇叶片。 碳化硅纤维与陶瓷复合，使用温度可达1500℃，比超合金涡轮叶片的使用温度（1100℃）高得多。

碳纤维增强碳、石墨纤维增强碳或石墨纤维增强石墨，构成耐烧蚀材料，已用于航天器、火箭导弹和原子能反应堆中。 非金属基复合材料由于密度小，用于汽车和飞机可减轻重量、提高速度、节约能源。 用碳纤维和玻璃纤维混合制成的复合材料片弹簧，其刚度和承载能力与重量大5倍多的钢片弹簧相当。

复合材料的主要应用领域有：①航空航天领域。 由于复合材料热稳定性好，比强度、比刚度高，可用于制造飞机机翼和前机身、卫星天线及其支撑结构、太阳能电池翼和外壳、大型运载火箭的壳体、发动机壳体、航天飞机结构件等。 ②汽车工业。 由于复合材料具有特殊的振动阻尼特性，可减振和降低噪声、抗疲劳性能好，损伤后易修理，便于整体成形，故可用于制造汽车车身、受力构件、传动轴、发动机架及其内部构件。

③化工、纺织和机械制造领域。 有良好耐蚀性的碳纤维与树脂基体复合而成的材料，可用于制造化工设备、纺织机、造纸机、复印机、高速机床、精密仪器等。 ④医学领域。

碳纤维复合材料具有优异的力学性能和不吸收X射线特性，可用于制造医用X光机和矫形支架等。 碳纤维复合材料还具有生物组织相容性和血液相容性，生物环境下稳定性好，也用作生物医�。