航天飞机燃烧冲压式发动机燃烧室壁面，接触数千度高温气体的一侧使用耐热性优良的陶瓷，赋予材料耐热性能，而接触制冷材料冷却氢的一侧使用金属材料，赋予材料热导性和机械性能，在两个界面之间，采用先进的材料复合技术，通过控制金属和陶瓷的相对组成和组织结构，使其无界面地逐渐变化。从而使整个材料具有耐热性好且机械强度高的新功能。

    概念提出

    功能梯度材料的概念是由日本材料学家新野正之、平井敏雄和渡边龙三等提出的，功能梯度材料的研究开发最早始于1987年日本科学技术厅的一项“关于开发缓和热应力的功能梯度材料的基础技术研究”。

    Segmented Functionally Graded Material

    所谓功能梯度材料是根据使用要求，选择使用两种不同性能的材料，采用先进的材料复合技术，使中间的组成和结构连续呈梯度变化，内部不存在明显的截面，从而使材料的性质和功能沿厚度方向也呈梯度变化的一种新型复合材料。

    制备与评价

    功能梯度材料的制备方法较多，目前主要使用的有粉末冶金法、等离子喷涂法、自蔓延燃烧高温合成法、气相沉积法、电沉积法、激光熔覆法和离心铸造法等。

    梯度功能材料性能评价是将经材料设计和制备所制得的梯度材料在模拟的实际使用环境条件下，测定其各种性能，判断其是否满足使用要求，并将评价结果反馈到材料设计和材料制备中的综合技术。由于梯度材料的组成和性能是呈梯度变化的，不能采用常规的测试手段来评价其性能，目前国内外尚无统一的标准。一般来讲，功能梯度材料的性能评价包括热应力缓和特性评价、热疲劳特性评价、隔热性能评价、热冲击性能评价、超高温机械强度评价和特殊功能性评价等。

    应用现状与前景展望

    功能梯度材料最初用于缓和热应力，应用于高温环境，特别适用于材料两侧温差较大的环境，其耐热性、再用性和可靠性是以往使用的陶瓷基复合材料无法比拟的，功能梯度材料通过金属、陶瓷、塑料等无机物和有机物的巧妙组合，在航空航天、能源工程、生物医学、电磁、核工程和光学等领域都有广泛的应用。

    目前，对于FGM的研究仍基本处在基础性研究阶段，尤其是国内具有针对性应用目标的研究还不多，未来的研究工作仍将围绕材料设计、制备和特性评价等为中心展开。将梯度材料中的梯度概念推广到其他研究领域，将FGM结构和FGM化技术与智能材料系统有机地结合起来，将会给材料科学带来一场新的革命。

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责任编辑：庞雪洁

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