激光快速成形技術(shù)也是構(gòu)造法制備梯度結(jié)構(gòu)材料的理想手段。激光快速成形中，激光器輸出的紅外光或紫外光，能分別激發(fā)固體物質(zhì)振轉(zhuǎn)能級，受激電子通過碰撞使晶格振動，升溫；或者使物質(zhì)的電子能帶發(fā)生躍遷，打破、削弱分子間結(jié)合鍵，從而實現(xiàn)對材料的剝蝕加工，如圖1-15所示[28~30]。

圖1-15 激光快速成形示意圖

在計算機(jī)的控制下，按照一定的模型進(jìn)行鋪粉，根據(jù)需要控制每層粉末的厚度及成分，然后再在掃描系統(tǒng)的控制下，傳輸激光束，實現(xiàn)二維掃描運(yùn)動，對每層粉末進(jìn)行快速燒結(jié)成形，從而獲得所需的形狀及梯度結(jié)構(gòu)。

2. 涂層法制備梯度結(jié)構(gòu)材料

涂層法也是改變金屬或者陶瓷表面性能的有效手段。通過反復(fù)多次涂層能夠在基體表面形成多層不同組元的結(jié)構(gòu)，其目的主要是提高涂層與基體的結(jié)合強(qiáng)度、抗熱震性以及斷裂韌性。功能梯度層可以在構(gòu)件基體與外部涂層之間起著良好的過渡作用。涂層的方法很多，包括熱噴涂、等離子噴涂、氣相沉積、化學(xué)涂覆等。

熱噴涂是利用氣體燃燒火焰、電弧、等離子弧等某種熱源將涂層材料(如粉末)加熱到熔融或半熔融狀態(tài)，同時借助于焰流或高速氣體將其霧化，并推動把這些霧化后的粒子形成的高速熔滴噴射到基體材料表面，經(jīng)快速冷卻凝固沉積成具有某種功能的涂層技術(shù)。其原理如圖1-16所示。

圖1-16 熱噴涂示意圖

在熱噴涂的過程中，熔融的涂層材料粒子不斷地撞擊基體材料，沉積下來就形成了變形顆粒與基體材料表面之間、涂層材料顆粒與顆粒之間相互咬合堆積在一起的層狀組織的涂層[31]。

熱噴涂技術(shù)是表面涂層的重要方法。涂層的基體材料幾乎不受限制，且性能在噴涂過程一般不發(fā)生改變。噴涂基體的尺寸和形狀不受限制，涂層厚度可在比較大的范圍內(nèi)變化。制備的涂層致密且與基體結(jié)合良好。

非晶粉末通過熱噴涂技術(shù)在不銹鋼基體上形成的涂層結(jié)構(gòu)如圖1-17所示，為層狀結(jié)構(gòu)。非晶合金具有高強(qiáng)度、高硬度、高的耐腐蝕特性等特點(diǎn)，因此可以作為熱噴涂涂層在惡劣的環(huán)境下保護(hù)一些裸露的材料，如油氣輸送管道、隧道挖掘機(jī)械，以及艦船甲板，還可以提高腐蝕環(huán)境下海上鉆井平臺、船艦和集裝箱的自我保護(hù)能力，延長服役壽命。