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Microsoft Word - Revision_Enriching the Functionally Graded Materials (FGM) Ontology_draft_NEIL_PASS.docx
摘要。近年来，功能梯度材料 (FGM) 已用于多种不同类型的应用，并引起了广泛的研究关注。然而，我们还没有一种普遍接受的方式来表示 FGM 的各个方面。缺乏标准化词汇会给提取与不同应用相关方面相关的有用信息造成障碍。需要一种标准资源来描述 FGM 的各种元素，包括现有应用、制造技术和材料特性。这促使我们在 2016 年创建了 FGM 本体 (FGMO)。在这里，我们介绍了 FGM 本体的修订和扩展版本，其中包括四个维度的丰富内容：(1) 记录最近的 FGM 应用；(2) 重新组织框架以纳入制造过程类型的更新表示；(3) 丰富本体的公理；(4) 从通用核心本体 (CCO) 和产品生命周期 (PLC) 本体导入中级本体。该工作是在工业本体铸造厂（IOF）的框架内开展的，本体符合基本形式本体（BFO）。
功能梯度材料 (FGM) 中间层在激光熔化沉积 (LMD) 和电弧增材制造 (WAAM) 法制造英科乃尔-不锈钢双金属结构中的作用
摘要：通过直接沉积制备的双金属结构由于异种金属的组织和性能突然变化而存在缺陷。激光金属沉积（LMD）-电弧增材制造（WAAM）工艺可以通过沉积功能梯度材料（FGM）层（例如使用LMD的薄中间层）来缓解两种不同材料之间的缺陷，并可用于使用WAAM以较高的沉积速率和相对较低的成本制备双金属结构。本研究进行了LMD-WAAM工艺，并研究了制备的IN625-SUS304L双金属结构的微观组织。LMD-WAAM样品的FGM区的微观组织主要为细小的等轴枝晶形貌。相反，WAAM区构成了粗大的柱状枝晶形貌。LMD-WAAM样品的主要合金元素的成分随着沉积层高度而逐渐变化。 LMD-WAAM 样品的显微硬度随 Inconel 含量的增加而增加。对于 LMD-WAAM 样品，断裂发生在 25% IN625 和 0% IN625 之间的界面附近；对于 WAAM 样品，最终断裂发生在界面附近的 SUS304L 中。LMD-WAAM 样品的拉伸强度与激光功率成反比。结果表明，LMD-WAAM 样品的拉伸强度比仅使用 WAAM 制造的样品高 8%。
“先进功能梯度材料的创新……
摘要：功能梯度材料 (FGM) 在复合材料和层压板方面受到各科学和工程学会的广泛关注。这是一个独特的概念，可用于通过借助特定梯度改变材料的微观结构来形成各种类型的材料。FGM 的整体性能因其所用材料的性能而具有独特性和差异性。已经开发了许多制造 FGM 的技术，一些是传统的，一些是先进的。每种技术都有自己的优点和缺点。独特的物理、制造和结构特性使 FGM 应用广受欢迎且令人向往。本文列举了 FGM 制造过程的细节及其优缺点。它根据 FGM 的母材讨论了 FGM 在工程和工业领域的应用。本文将作为研究人员、设计人员和制造商了解 FGM 生产和应用的指导目录。关键词：功能梯度材料、复合材料、层压板。
增材制造功能梯度材料的进展与挑战：综合综述
摘要：本文深入研究了增材制造功能梯度材料 (FGM) 领域的进步和挑战。它深入研究了 FGM 设计的概念方法、各种制造技术以及使用增材制造 (AM) 技术制造它们所用的材料。本文探讨了 FGM 在结构工程、汽车、生物医学工程、软机器人、电子、4D 打印和超材料等不同领域的应用。对与 FGM 相关的关键问题和挑战进行了细致的分析，解决了与生产和性能相关的问题。此外，本文预测了 FGM 发展的未来趋势，强调了对不同行业的潜在影响。结论部分总结了主要发现，强调了 FGM 在 AM 技术背景下的重要性。这篇评论为研究人员、从业者和利益相关者提供了宝贵的见解，增强了他们对 FGM 及其在不断发展的 AM 格局中的作用的理解。
通过粉末剧烈塑性变形制备功能梯度材料：工艺、意义及未来发展
摘要。功能梯度材料 (FGM) 是材料科学和工程领域的一项了不起的发明，它具有独特的性能，可用于各种应用。由于能够逐渐改变材料的成分、微观结构或机械性能等特性，FGM 具有无与伦比的适应性，使其适用于各种高强度应用。制造 FGM 的新方法之一是对粉末材料使用严重塑性变形 (SPD) 技术。粉末的 SPD 涉及几个关键步骤；该过程从选择具有不同成分和相的材料开始，然后混合粉末、冷压、SPD 方法，以及（如果需要）热处理。该过程通过表征和测试完成，以评估最终形成的 FGM 的微观结构和特性。FGM 将继续改变材料工程并推动其在许多工程领域和行业中的应用界限，因为它们表现出提高效率、耐用性和性能等有吸引力的能力。因此，本文探讨了通过 SPD 制造 FGM 的过程，并强调了其在 FGM 生产中的重要性和未来趋势。
功能梯度材料转子动态行为分析模型开发
功能梯度材料 (FGM) 是一种先进的复合材料，其材料特性在多个方向上呈现逐渐过渡，通过在整个结构中策略性地改变材料成分，可以提高性能。这种逐渐变化可以增强转子的结构耐久性、耐热性和减振性等，使 FGM 在航空航天、汽车和工业机械等高性能应用中具有优势。尽管有这些好处，但 FGM 的材料特性可能会给准确预测其动态行为带来独特的挑战。本研究旨在开发一种能够捕捉 FGM 转子动态特性的分析模型。该模型将有助于更好地理解 FGM 转子在各种条件下的行为，为优化设计参数以提高动态性能提供见解，并分析转子的不稳定性。
材料
摘要：Stelite-6/Inconel 718功能梯度材料（FGM）是一种耐热的功能梯度材料，在超高温度（650-1100℃）下具有出色的强度性能（650–1100°C），因此在航空通道和航空航天工程中具有潜在的应用，例如发动机涡轮机。为了研究初始温度对激光金属沉积（LMD）功能梯度材料（FGM）的微结构和性能的影响，本文使用LMD技术在两个不同的初始温度下形成Stelite-6/Inconel 718 FGM 718 FGM：室温和预加热（300℃）。分析内部残留应力分布，元素分布，微结构，拉伸特性和微硬度的100％Stelite-6至100％Inconel 718 FGM在不同初始温度下形成的10％梯度，在不同的初始温度下形成。实验结果证明，高初始温度有效地改善了内部残留应力的不均匀分布。预热减慢了熔体池的固定时间，并促进了气体的逃脱以及熔体池中元素的均匀扩散。此外，预热可降低梯度层之间的键合面积，从而增强层之间的冶金键合特性并改善拉伸性能。与在室温下形成的Stellite-6/Inconel 718 FGM相比，平均屈服强度，平均拉伸强度以及在300°C形成的Stellite-6/Inconel 718 FGM的平均伸长率增加65.1 MPa，97 MPa，97 MPa和5.2％。但是，高初始温度将影响材料的硬度。在300°C时形成的星状-6/Inconel 718 FGM的平均硬度比在20°C下形成的stellite-6/Inconel 718 FGM的平均硬度低于26.9 hv（Vickers硬度）。
直接能量沉积功能梯度材料的金相及加工特性研究
摘要：定向能量沉积 (DED) 是金属增材制造 (AM) 中的关键工艺，具有创建功能梯度材料 (FGM) 的独特能力。FGM 凭借其性能优化、减少材料缺陷和解决连接问题等优势，在高价值行业中引起了极大关注。然而，后处理仍然是一个关键步骤，这表明需要进一步研究以了解 FGM 的可加工性。本文重点分析了基于不锈钢 316L (SAE 316L) 和 Inconel 718 的 FGM 的制造和加工特性。FGM 的制造从 100 wt.% 的 SAE 316L 开始，通过逐步增加 20 wt.% 的 Inconel 718 并同时减少 SAE 316L 来调整成分比。在 FGM 制造完成后，通过硬度测试、光学微观结构测量、能量色散光谱 (EDS) 和 X 射线衍射 (XRD) 全面分析了微观结构和机械性能。为了研究后处理方面，使用两种不同的铣削方法（向上和向下铣削）和加工路径（从 SAE 316L 向 Inconel 718，反之亦然）进行了端铣削实验。平均切削力在向上铣削时达到峰值 148.4 N，在向下铣削时降至 70.5 N，刀具磨损测量进一步提供了在使用 SAE 316L 和 Inconel 718 的 FGM 时最佳铣削方向的见解。
由于印刷功能梯度组件中的成分变化导致沉积几何形状和氧浓度空间变化
具有特定位置化学成分的功能梯度材料 (FGM) 通常通过定向能量沉积 (DED) 制造。尽管之前的工作制造了一种成分在铁素体和奥氏体合金之间变化的 FGM，但是由于成分变化导致沉积物形状发生变化，因此出现了困难。文献中的 FGM 也存在此问题；然而，与其他情况不同，这两种合金在整个构建过程中的热物理性质相似。在这里，我们研究了在通过激光 DED 制造 FGM 过程中化学成分和表面活性元素对沉积物几何形状的作用。使用经过充分测试的三维瞬态数值传热和流体流动模型和热力学计算的结果，分析了相关 FGM 成分的单轨实验。实验表明，在恒定的激光功率和扫描速度下，沉积物形状随成分而变化。热力学分析表明，熔合区中氧的溶解度对于用于 FGM 的每种成分都存在显著差异。数值建模表明，熔合区中溶解氧引起的 Marangoni 对流引起的流体流动变化是实验中观察到的沉积物形状变化的主要原因。由于氧气可以通过原料以及周围大气进入熔合区，这些发现阐明了 FGM DED 制造过程中以前未考虑的工艺控制方面。