本研究采用316L不锈钢粉末及3%mol氧化钇部分稳定氧化锆粉末为材料。首先采用有限元分析法,对ZrO₂/316L不锈钢梯度功能材料进行设计,分别对实际工作环境中的纯316L、层状复合材料、两层梯度材料、三层梯度材料、四层梯度材料进行了热应力和拉应力的模拟分析。之后采用粉末注射成形法成功的制备了Z rO2/316L不锈钢两层功能梯度材料,两层成分分别为90%316L/10%ZrO₂和80%316L/20%ZrO₂。确定了梯度材料制备过程中的喂料、注射成型、脱脂、烧结等工艺的最佳工艺参数。并对制得的梯度功能材料微观组织和结构进行了观察与分析,对材料界面过渡区的元素分布、横截面的硬度进行检测和分析。研究结果表明,梯度功能材料内部的温度场是逐渐过渡的,层数越多越能缓和温度的过渡,各层材料间的温度梯度变化也越小,热应力值随梯度层数增多而降低;材料的抗拉伸能力随着FGM梯度层数的增加而变强,FGM的拉应力及热应力都主要集中在界面处,且层数越多,梯度层间最大应力和应力区域越小,材料缓和应力的作用越明显;ZrO₂/316L不锈钢梯度功能材料的抗拉能力和热应力缓和能力均比ZrO₂/316L不锈钢层状复合材料以及纯316L不锈钢要好。确定了ZrO₂/316L不锈钢两层梯度功能材料合理的制备工艺为:喂料的粉末装载体积分数为56%;注射温度、压力、保压时间分别为150℃、80MPa、3s;在水浴锅内进行溶剂脱脂,脱脂溶剂采用正庚烷,脱脂温度为45℃,脱脂时间为4h,此时石蜡脱除率可达90%,具备进行热脱脂的的孔隙条件;热脱脂室温至420℃温度区间的平均升温速率约为2℃/min,420℃⁶50℃升温速率平均约为3℃/min,同时在250℃、420℃、550℃、650℃分别进行保温30min、60min、60min、60min;烧结时室温至900℃低温烧结阶段,升温速率为5℃/min左右,并在900℃保温1h,进行预烧结,900℃¹100℃中温烧结阶段升温速率为2.5℃/min左右,在烧结的高温阶段1100℃¹320℃之间升温速率约为2℃/min,最后在1320℃进行保温一小时。经检测所制备的ZrO₂/316L不锈钢两层功能梯度材料的层间过渡区无分层现象,也没有由于结合不良而造成的裂纹,界面附近元素及硬度都呈连续变化,硬度随ZrO₂含量的增多而变大。