FGM的热压烧结制备及其波动特性研究

【摘要】：随着航空航天与军事工业的发展和技术进步,要求材料的性能满足各种特殊的需求,希望材料在具有一些特殊性能的同时,又兼具优良的综合性能。显然,传统的单一材料或者均质复合材料已难以满足这些特殊需要。功能梯度材料(Functionally graded materials:FGM)能够满足高新技术领域对新材料的要求。随着大型构件在工业中越来越广泛的应用,迫切需要一种高效便捷的检测方法。由于导波检测快速方便的应用特点,目前已成为超声检测领域研究的热点。SiO_2/Fe功能梯度材料具有耐高温、高比模量、硬度高、匹配性好等优点,在高温差环境下高温在线检测方面有重要研究和应用价值。本文在研究总结传统制备工艺的基础上,采用热压烧结法制备出多层SiO_2/Fe功能梯度材料,测量了其尺寸及密度,并采用超景深三维显微系统、SEM等设备分别对其显微组织结构和成分进行了观察与分析。本文创新性提出了一种功能梯度压电材料(FGPM)的无压浸渗制备工艺,并进行了详尽描述。本文基于“增量变形力学”理论,研究了具有初应力正交功能梯度板中的SH波;依据Kelvin-Voigt粘弹性模型,研究了梯度空心圆柱中的粘弹性周向SH波;创新地应用一种双正交多项式级数法来研究二维结构中的导波传播,即一个矩形截面功能梯度环中的导波传播。依据数值结果,显示了厚度方向的初应力与波传播方向上的应力对波的传播方向、频散曲线和应力分布的影响有很大的区别;可以看出材料的梯度形貌与径厚比对分布和衰减的影响;显示出不同径厚比、材料梯度方向和厚高比的功能梯度圆环的频散曲线和位移分布的影响,从而分映出导波特性。