在综述了梯度功能材料制备方法和研究进展的基础上,本论文提出了一种基于组元磁导率差异制备梯度材料的新方法。具体如下:将梯度磁场作用于由磁性粒子和非磁性粒子组成的复合浆料,磁性粒子将向强磁场区域移动,沿磁场方向形成成分梯度,通过后续固化、干燥和烧结,最终制得梯度材料。采用这种新方法成功制备出ZrO₂/Ni梯度材料。根据实验需要设计了麦克斯韦线圈和亥姆霍兹线圈;采用旋转粘度仪分析了ZrO₂/Ni复合浆料的粘度特性;通过金相显微镜、扫描电镜和能谱分析仪等手段,研究了固相分数、磁场梯度、成型时间、磁性粒子浓度等因素对ZrO₂/Ni梯度材料组织和成分分布的影响;通过Monte Carlo模拟的方法,研究了磁场强度、磁场梯度、磁性粒子相互作用、磁性粒子浓度和非磁性粒子浓度等因素对体系中粒子分布的影响。本文的主要研究结果如下:获得了不同磁场中Ni和ZrO₂复合浆料粘度的变化规律。无外加磁场时,Ni和ZrO₂复合浆料的粘度随PVP分散剂含量的增加先增大后减小,在PVP分散剂含量为1.8 wt.%时,浆料粘度值最低。在磁场中,浆料的相对粘度随着PVP分散剂含量的增加而逐渐降低。浆料粘度随固相体积分数的增加而迅速增大。当磁场强度增加时,浆料粘度先迅速增大,然后逐渐趋于稳定。此外,浆料粘度随Ni粒子浓度增加而增大。这是因为Ni粒子会在磁场中团聚形成链状团簇,随着磁场强度和Ni含量的增加,Ni团簇逐渐增大、增多,导致粘度增大。掌握了Ni在ZrO₂/Ni梯度材料厚度方向的成分梯度随固相分数、磁场梯度、磁场作用时间、磁性粒子浓度的变化规律。随固相体积分数的增加,样品致密度逐渐增大,而成分梯度逐渐降低。随着磁场梯度增加至3.0 T/m,Ni成分梯度逐渐增大,而沿厚度方向显微硬度逐渐降低。粒子在浆料中的移动不是瞬时过程,与磁场作用时间有关。随着磁场作用时间的延长,成分梯度逐渐增大,在作用时间超过15 s后,浆料结构保持稳定。此外,随浆料中Ni浓度的增加,Ni成分梯度逐渐降低,当Ni含量达到15 wt.%时,成分梯度已经消失。提出了磁性粒子在梯度磁场中的分布模型,合理解释实验结果。采用Monte Carlo方法分别模拟了匀强磁场和梯度磁场中磁性粒子的运动规律。结果表明,在匀强磁场中磁性粒子团聚形成平行磁场方向的链状团簇。团簇随计算时间的增加而逐渐长大,最后趋于稳定。随着磁性粒子间相互作用的增加,团簇尺寸逐渐增大。但是,体系中粒子分布却不受磁场强度的影响。随着磁性粒子浓度的增加,相邻磁性粒子间距变小,彼此间磁相互作用增强,导致团簇尺寸逐渐增大。体系中的非磁性粒子对磁性粒子的移动存在阻碍作用,并且随着非磁性粒子浓度的增加,阻碍作用逐渐增强。在梯度磁场中,随着磁场梯度的增加,体系中磁性粒子的成分梯度逐渐增大;随着磁性粒子间磁相互作用的增强,团簇尺寸逐渐增大,而成分梯度逐渐减小;此外,非磁性粒子对磁性粒子在梯度磁场中的移动存在阻碍作用,随着非磁性粒子浓度的增加,磁性粒子沿磁场方向的成分梯度逐渐降低。