隨著科學技術的發(fā)展和對天然梯度結構材料的理解，人們也開發(fā)出了許多新型梯度結構材料。這主要包括表面改性和整體層狀結構兩大類。表面改性主要是在金屬或者陶瓷基體上，通過物理或者化學方法，形成單層、多層或者連續(xù)梯度結構，從而賦予基體材料新的性能。整體層狀結構主要將兩種或者多種材料，通過逐層分布，從而使得新的結構同時具有多種材料特性。

1.2.1 表面改性

表面改性可分為化學改性和物理改性?；瘜W改性是在材料(金屬)表面引入新的元素，導致其顯微組織發(fā)生改變，常見的有滲碳、滲氮、碳氮共滲以及離子注入等。

不銹鋼滲碳后顯微組織如圖1-7所示。

圖1-7 不銹鋼滲碳后的顯微組織

表層由于滲碳體含量高，硬度高，得到有效的硬化，提高了耐磨性，而心部為正常組織，具有良好的韌性。

物理改性主要是通過涂覆的方法，在基體材料表面形成單層或者多層結構，從而賦予材料新的性能。

硬質合金被譽為“工業(yè)的牙齒”，在采礦、機加工等方面起到非常重要的作用。但是使用時由于表面復雜的應力作用，使得材料的磨損非常嚴重，從而材料的使用壽命大為降低。在硬質合金表面涂層，由于涂層材料具有比硬質合金高的硬度和耐磨性，從而使其耐磨壽命成倍提高。典型硬質合金表面涂層結構如圖1-8所示。

圖1-8 硬質合金表面涂層結構