功能梯度材料(FGM)是一种新型复合材料，其通过成分的连续过渡，解决了金属和陶瓷之间热膨胀系数不匹配的问题，充分发挥了陶瓷的耐高温抗腐蚀和金属的较高强韧性的特点。经过多年发展，虽然功能梯度材料在诸多领域已有应用，但其制备工艺仍不成熟，材料体系不够合理。目前的金属/陶瓷功能梯度材料大多困扰于两相熔点相差太大，没有合适的共烧温度，其性能不够理想。本文采用纳米ZrO2和Ni80Cr20为原料，设计了功能梯度板和功能梯度管两种结构，并采用流延叠层法制备板状材料，采用流延辊压法制备管状材料。从流延工艺、热合工艺、烧结工艺等方面分析了各参数对ZrO2/NiCr功能梯度材料制备的影响。观察了所制ZrO2/NiCr功能梯度材料的宏观形貌与微观组织，并分析了其元素分布和显微硬度分布。使用三点弯曲试验测试了其弯曲强度。结果表明:　　 通过非对称型功能梯度板的残余热应力有限元分析，得出成分分布指数n=l为流延叠层制备ZrO2/NiCr功能梯度材料最优成分设计。通过三点弯曲实验的计算机模拟，表明以ZrO210vol.％过渡的FGM较20vol.％过渡的FGM应力小，而与Svol.％过渡的非常接近，且陶瓷面加载时，最大拉应力产生于底部的金属陶瓷复合层。　　 调整优化粘结剂含量，可使得各组分试样的收缩率达到了一致。温度为70℃，压力为10MPa时，FGM生坯热合效果最好，不会导致生坯分层、变形、开裂等问题。根据第三冲击因子，通过估算得到ZrO2/NiCr功能梯度材料烧结过程中的平均降温速率应该控制为0.76℃/min，由此可以降低ZrO2/NiCr功能梯度材料降温过程中产生裂纹的倾向。　　 宏观观察ZrO2/NiCr功能梯度材料无开裂、分层缺陷，微观分析说明各层成分过渡良好，层间界面基本消失，且10vol.％过渡的试样较20vol.％的过渡更加自然连续。　　 ZrO2/NiCr系功能梯度材料，各单组分的密度随着ZrO2含量的增加呈梯度逐步降低，基本满足线性混合法则。其相对密度达到90％以上，其中纯陶瓷层相对密度可达94％。显微硬度随成分的变化呈梯度分布，在富金属区随ZrO2含量增加缓慢增加，在富陶瓷区时，随ZrO2含量的增加，材料的显微硬度显著增加。　　 三点弯曲试验表明:10vol.％过渡的FGM弯曲强度明显高于20vol.％过渡的FGM，且载荷施加方向不同时，ZrO2/NiCr功能梯度材料的裂纹萌生位置也不同，弯曲强度也右很大差别。当施加载荷于10vol.％过渡的FGM陶瓷面时，裂纹从底部ZrO2/NiCr中间混合层产生并向两侧扩展，弯曲强度可达440.7MPa;当从金属面施加载荷时，裂纹从最底部ZrO2层产生向NiCr合金层扩展，弯曲强度为155.6MPa。