图1-19 Cu50Zr50非晶凝固后表面成分梯度变化

图1-20 Cu50Zr50非晶凝固后成分变化导致的晶化行为

2. 重力法制备梯度功能材料

重力法是指在重力的作用下，利用不同固体颗粒的密度以及粒径大小，使材料成分从外到内呈一种或多种梯度变化的方法。该方法能制备出梯度连续变化的材料。

该方法依据的原理是层流状态下的Stokes自由沉降公式，即

固体颗粒在液体介质中的沉降速度与颗粒的粒径大小、颗粒的密度以及液体介质的密度和黏度有关。在同一条件下，同种粉末沉降时，颗粒度大的沉降快，不同种类粉末共同沉降时，颗粒度大的、密度大的沉降快，而密度低、粒径小的颗粒沉降速度慢。通过控制颗粒的粒度分布和密度以及液体介质的密度和黏度，就可以控制颗粒的沉降速度。当两种粉末颗粒共同沉降时，可以通过控制它们的质量和速度来控制单位时间内的沉降量。也就是说，通过控制原料粉末的粒度分布和沉降过程中的工艺参数，可以获得组分连续变化的梯度结构材料。[3]

3. 液流法制备梯度结构材料

液流法是在冷却或熔渗的过程中，通过控制液体的流动形成元素浓度梯度或者相体积浓度梯度，从而制备梯度结构材料。

在合金的凝固过程中，固液界面存在溶质原子的迁移，引起液体成分的逐渐变化，使固体长大时化学成分随时间变化。通过控制凝固过程的工艺参数，可以制备凝固方向溶质原子浓度连续变化的梯度结构。

另外，先制备梯度多孔预制块，再基于液体流动的浸渗，制备相体积分数梯度分布的结构也是一种应用广泛的方法。一般的做法是，先制备高熔点相的预制块，该相通常具有多孔梯度特征，然后将易熔化相以熔融状态浸入预制块。

梯度多孔预制块一般通过分层压制、喷涂法、温度梯度条件烧结、激光表面加热、红外加热、化学气相渗透、阳极溶解等方法制备。随后对梯度多孔预制块制备进行浸渗，控制溶质偏析及流体流动结合的凝固过程，可以形成梯度结构。[3]