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梯度功能材料(FGM)是在80年代中期,为了满足航空、航天、先进动态等高新技术领域对材料提出的苛刻要求而提出的.该课题首先采用电沉积方法,用硫酸镍体系获得了Ni/ZrO<,2>、Ni/BN、Ni/SiC复合镀层,并着重研究了电沉积工艺条件对镀层中微粒复合量的影响.在此基础上,通过逐步添加ZrO<,2>、BN、SiC,并调节电流密度及搅拌速度,最终获得Ni/ZrO<,2>、Ni/BN、Ni/SiC梯度功能镀层,测试了镀层的硬度、耐热性、耐磨性及韧性等性能.此外,还采用背散射扫描电镜观察了梯度镀层的断面形貌,断面照片显示,镀层从内到表面,固体微粒的复合量逐渐增大,呈梯度分布.采用XPS、XRD考察了在固体微粒与基质金属镍的共沉积过程中,SiC、ZrO<,2>、BN微闰与基质金属之间的相互作用.同时,该论文还采用钨酸钠、硫酸镍、柠檬酸体系,通过控制镀液中钨酸钠含量及镀液温度的方法,制备Ni-W纳米结构梯度镀层,并用背散射扫描电镜对纳米结构梯度进行了表征.结合能谱分析和X射线衍射实验,对镀层中钨含量及镀层结构进行了讨论.测试了镀层热处理前后结构和硬度的变化及镀层的耐腐蚀性能.此外,论文基于热弹性理论,对具有一定厚度的FGM平板内部各点的热应力进行了理论分析.提出了稳定温度场下,FGM平板的温度分布及热应力计算公式.采用数字散斑相关法,对Ni/ZrO<,2>FGM、Ni-WFGM的热应变进行了研究.