VoL23 No.1 曹文斌等：SiCC功能梯度材料的制备 33 13成分分布因子P对热应力分布的影响 的增加，FGM中最大压应力和张应力的大小明 图2是在温度载荷为500K、梯度层层数n 显降低，表明梯度层层数增加后，成份梯度变化 =10时，不同成分分布因子P对FGM中热应力 减小，层间热应力得到缓和.综上，选择p=08, 分布的影响.从图2中可看出，随着成分分布因 n=4和n=7进行SiC/CFGM制备. 子P的增大，最大热应力逐渐增大，并趋于集中， 这与P增大后，梯度层中成分变化增快有关系. 2SiC/CFGM的热压烧结 考虑到制备出的SiC/CFGM的强度（与C含量 21准备生坯 相关)，在制备时，可以选择p<1进行 图4(a),(b)分别是n=4(F4)和n=7(F7)层 图3是FGM中最大热应力与梯度层层数 FGM的成份分布和各层厚度.根据上述设计， 的关系图.从图3中可以看出，随着梯度层层数 分别计算各梯度层所需粉料的重量，采用手工 P=0.8 叠层布料准备FGM生坯. 400 △T=500K 200 1.0(a)P=8n=4 -n=3 0.8 0 一n=5 0.6 一n▣7 -200 nu9 0.4 ◆-n=10 0.2 400 -3 -2 -1 0 1 23 0.0 d/mm 1.0 (b)P=8n=7 图1梯度层层数n对热应力分布的影响.d为距离 Fig.1 Effect of the number of FGM layers on thermal 0.8 stress distribution. 0.6 0.4 200 0.2 100 0.0 0 -3-2-1012 -P=0.4-P=0.6 d/mm -100 P=0.8-P=1.0 -P=12o-P=1.4 图4SiC/CFGM的成分分布和各层厚度 200 o-P=1.6。-P=1.8 Fig.4 Composition distribution of C in SiC/C FGMs n=10△T=500K -300 -3 -2 -1 0 1 2 3 2.2烧结方法 d/mm 根据对固相烧结的研究结果，按照25MPa 图2成分分布因子P对FGM中热应力分布的影响 单轴压力，1950℃和保温1h的烧结工艺制度对 Fig.2 Effect of composition factor on thermal stress dis- 2种SiC/CFGM进行热压烧结. tribution 450 P=0.8△T=500K 0. 0 3 实验结果 -220 400 350 -0 热压烧结实验结果证明，成功地制备了上 压应力 -270 300 述2种无宏观缺陷的块体SiC/CFGM. 250 热应力 edWo -320 3.1SiC/CFGM微观结构观察 200 图5是SiC/CFGM的微观结构图.图5(a) 150L -370 是F4的微观结构图；图5(b)是F7的微观结构 7 9 d/mm 图.图5（©）是F7的元素Si的线扫描图.从图中 图3FGM中最大热应力随梯度层层数n变化的情况 可见SC呈梯度变化，界面结合清晰，没有微观 Fig.3 Relationship between maximum thermal stress and 裂纹.C含量较高的层，C明显地表现出定向排 number of FGM layers 列平行于层面，这与定向加压有关.此外，随着曹文斌 等 功能梯度材料 的制备 成分分布因子只对热应力分布的影响 图 是在温度 载荷为 、 梯度层层数 时 ， 不 同成分分布因子 尸 对 中热应力 分布的影 响 从 图 中可看 出 ， 随着成分分布 因 子尸的增大 ， 最大热应力逐渐增大 ， 并趋于集 中 ， 这与尸增大后 ， 梯 度层 中成分变化增快有关系 考虑到制备 出 的 的强度 与 含量 相关 ， 在制备 时 ， 可 以 选择夕 进行 图 是 中最大热应力 与梯度层层数 的关系图 从 图 中可 以看 出 ， 随着梯度层层数 的增加 ， 中最大压应力 和 张应力 的大小 明 显降低 ， 表 明梯度层层数增加后 ， 成份梯度变化 减小 ， 层 间热应力得 到缓和 综上 ， 选择夕二 ， 和 进行 制备 的热压烧结 准备生坯 图 ， 分别是 伊 和 层 的成份分布和 各层厚度 根据上述设计 ， 分别计算各梯度层所需粉料 的重量 ， 采用 手工 叠层 布料准备 生坯 尸 、岁岁 ︸︸﹃ 砚 ‘己苦鲁 碑 二 、 一 一 一 一 一 一 留 图 梯度层 层 数 对热应 力分布的影响 为 距离 肠 皿 恤 ，扮韶 伪 尸二 。 、求，。 一 一 一 叨 图 的成分分布和各层 厚度 恤 ”八 ︸︵ 屯只 芝璐 、 刁 匕 一 图 成分分布 因 子尸对 叨泊 中热应 力分布 的影响 馆 月免 · 烧结方法 根据对 固相烧结 的研究结果 ， 按照 单轴压力 ， ℃ 和保温 的烧结工艺制度对 种 进行热压烧结 璐 白 息 几了 刀 一。 毛 一 一 实验结果 热压烧结实验结果证 明 ， 成功地制备 了上 种无宏观缺陷的块体 微观结构观察 图 是 的微观结构 图 图 述 门且 蓬山若 一 留 图 中最大 热应 力 随梯 度层层 数 变化 的情况 加 吧幻陀 心 是 的 微观结构 图 图 是 的微观结构 图 图 是 的元素 的线扫描 图 从 图中 可见 呈梯度变化 ， 界面结合清晰 ， 没有微观 裂纹 含量较高的层 ， 明显地表现 出定 向排 列 平行于层面 ， 这与定 向加压有关 此外 ， 随着 ︸几︸，‘ ︸工︸气哎工︸