Все композиционные материалы (КМ) по форме и размерам армирующего компонента можно разделить на порошковые, волокнистые и слоистые [1, 2]. При этом традиционные композиты, как правило, содержат равномерно распределенную в матрице арматуру. В то же время изделия в процессе эксплуатации подвергаются неравномерным во времени и пространстве внешним нагрузкам силовой, тепловой или иной природы. Поэтому эффект от применения композиционных материалов будет значительно выше, если в теле или на поверхности изделия будут созданы градиентные структуры [3], основная задача которых состоит в противопоставлении неравномерности внешних нагрузок градиенту физико-механических свойств материала.
Прочность многослойных композиционных материалов определяется не только пределами прочности материалов слоев, но и межслойной прочностью. Часто именно прочность границы между двумя смежными слоями является лимитирующей с точки зрения обеспечения сплошности композита. Обусловлено это тем, что изготовление КМ сопровождается нагревом изделия до значительной температуры (TЕ). После спекания, наплавки, нанесения покрытия, послойного синтеза и т. п. происходит охлаждение композита до температуры окружающей среды (TО). При этом в связи с различием в значениях коэффициента линейного расширения (КЛР) между двумя смежными слоями на их границе возникают термические (температурные) остаточные напряжения (ТОН). В случае превышения ими предела прочности материала какого-либо слоя возникают холодные межслойные трещины, и КМ становится непригодным для работы в данном изделии. С этим явлением сталкиваются также при спекании многослойных режущих пластин для инструмента из твердосплавных порошков [4].
Когда величина ТОН меньше пределов прочности материалов слоев, монолитность КМ обеспечивается, однако наличие ТОН может снизить прочностные характеристики изделия. Слой материала с бльшим КЛР при охлаждении стремится сократить свои размеры сильнее, чем слой с меньшим КЛР. В результате первый слой будет растянут вторым, а второй будет сжат первым. В материале с бльшим КЛР возникнут растягивающие ТОН, а в материале с меньшим КЛР — сжимающие ТОН [5].