SHS/HIP轴对称梯度材料计算机辅助设计和结构形成机制

本项目采用三角级数描述对称成分功能梯度材料（SCFGM）中热应力分布，建立了热应力分析模型，在此基础上研究和开发了用于SCFGM逆向优化设计的计算机辅助设计系统和建立了有限元数值模拟方法，成功地模拟了梯度材料中热应力分布规律。运用所建立的CAD系统，逆向优化设计了TiC基和Si3N4/SiCl on基SCFGM以及（Ti-213-60wt%Cu）/（3Ti-ABN-Xiwt%Cu）、（Ti-2B-60wt%Ni）/（3Ti-2BN-X.wt%Ni）层状材料的组成及相应的热力分布。采用HP、SHS/HIP等技术成功地制备了上述梯度材料，测试表明，由于人为在SCFGM表面引入残余压应力，显著地提高了上述材料的力学性能。研究结果证明CAD系统可靠，SCFGM概念是提高陶瓷材料力学性能的一种有效手段，具有重要的学术意义和工业应用价值。