对0.27%(质量分数)置氢Ti-6Al-4V合金进行压缩试验,对断口进行观察与分析,研究了脉冲电流对其变形行为的影响。结果表明,脉冲电流使0.27%置氢和未置氢Ti-6Al-4V合金的变形抗力降低和压缩延伸率提高。脉冲电流产生的焦耳热效应,是影响0.27%置氢Ti-6Al-4V合金力学性能变化的主要原因。由于电致塑性效应的影响,Ti-6Al-4V合金的断裂形式由延性脆性沿晶断裂向准解理穿晶断裂转变,但是对于0.27%置氢Ti-6Al-4V合金,由于在低温条件下氢脆的影响其准解理断裂特征不如未置氢Ti-6Al-4V合金的明显。

先用自由基溶液聚合法合成数均分子量为2.24×10⁴ g/mol、最低临界溶解温度为35.8℃的温度响应性三元共聚物聚(N-异丙基丙烯酰胺-co-N-羟甲基丙烯酰胺-co-丙烯酸十八烷基酯,PNNS),用核磁共振波谱仪确证其化学结构,并测得三种共聚单元的摩尔比为100∶27∶5;然后以PNNS溶解在乙醇和水中形成的溶液为壳纺丝液,以矿物油为芯纺丝液,用同轴静电纺丝技术并结合热处理以及用甲苯萃取矿物油等工艺制备出在水介质中具有良好稳定性的中空纳米纤维膜。用SEM和TEM等技术手段证实了构成膜的纳米纤维具有中空结构,随着芯纺丝液流速的增大中空纳米纤维的壳层厚度逐渐减小。这种中空纳米纤维膜在水介质中具有明显的温度响应性,当水介质温度从25℃升到50℃时其面积收缩率超过50%。同时,当水介质温度在25~50℃交替变化时中空纳米纤维膜达到溶胀或消溶胀平衡的时间小于15 s。

用预合金粉末热等静压工艺制备全致密的Ti-5Al-2.5Sn ELI粉末合金,研究了粉末粒度组成、真空脱气处理和热处理等工艺因素对Ti-5Al-2.5Sn ELI粉末合金显微组织和力学性能的影响。结果表明,全粒度预合金粉末的氧含量和空心粉比例具有良好的匹配, 但是粉末粒度偏析使空心粉聚集进而降低粉末合金的低温拉伸性能。钛合金粉末的真空脱气温度不宜超过其最高服役温度,Ti-5Al-2.5Sn ELI粉末合金的退火处理温度不宜高于800℃。提高退火温度到两相区则使粉末合金的显微组织发生明显的粗化,粉末合金内部的微量气孔迅速长大形成热致孔洞。优化过程工艺参数和有限元仿真可制备出典型的Ti-5Al-2.5Sn ELI粉末冶金叶轮零件,其本体力学性能达到锻造合金的水平。

设计了金属催化剂Ni/四面体非晶碳(ta-C)/基底三层结构,使用磁过滤阴极真空电弧设备制备了ta-C薄膜,用电子束蒸镀技术制备Ni薄膜,并对其进行快速热处理调控非晶碳转变石墨烯的过程,重点研究了热处理温度对石墨烯生长的影响。结果表明,沉积态的ta-C和Ni层均表面平整、均匀致密,其中Ni薄膜呈(111)晶面择优取向生长,为石墨烯的高质量生长提供了条件。同时,退火温度显著影响了非晶碳的石墨烯转变,当退火温度高于400℃时Ni表面能生成多层石墨烯,在500°C保温15 min可制备出质量较高的多层石墨烯。

使用[0°/0°/0°]_T、[45°/0°/45°]_T两种铺层角度将碳纤维经面缎纹织物、碳纤维平纹织物预浸料、不同面密度芳纶纬编双轴向织物(MBWK)三种增强材料混杂铺层,制备出厚度为1.30 mm的复合材料头盔壳体用超薄层合板。测试分析了层板冲击后的压缩性能,用C扫描超声波检测仪测试了层合板冲击损伤图像,使用Image Pro Plus图像分析软件计算出不同冲击条件下的超薄层合板冲击损伤面积,研究了增强体结构类型、铺层角度对超薄复合材料层合板冲击后压缩性能的影响。结果表明,使用铺层角度为[45°/0°/45°]_T的增强体结构可抑制层板沿纤维方向的冲击损伤裂纹的扩展,但是冲击点损伤破坏严重;纬编双轴向织物的面密度越大,则层板冲击后的凹坑深度越小。与其他铺层结构相比,当铺层角度为[0°/0°/0°]_T时底层为碳纤维预浸料、中间层纬编双轴向织物面密度为630 g/m²、面层为碳纤维经面缎纹织物的复合材料超薄层板的冲击损伤面积与凹坑深度均最小,分别为225.28 mm²、0.16 mm,其剩余冲击后压缩强度达到最大值97.43 MPa,压缩强度保持率75.72%。这种结构,具有优异的冲击后压缩性能。

对工业用A4纯铝进行拉拔和轧制两种塑性变形,研究了纯铝导线材料的微观结构演化、强度和导电率。结果表明：在变形量较小时拉拔变形和轧制变形后纯铝铝导线主要由拉长晶粒组成,这些拉长晶粒由位错亚结构组成的小角晶界组成;在相近的等效应变变形情况下,轧制样品中高角晶界的比例更高。拉拔变形后样品的强度和塑性均优于轧制变形后的样品。拉拔变形使材料具有更高强度和导电率。探讨了材料的导电性与形变强化间的关系。

使用电熔镁砂、板状刚玉和分析纯氧化铁为原料,在1550℃埋石墨条件下高温烧成直径为20 mm厚10 mm的试样。使用X射线衍射仪分析试样的物相组成,使用Highscore Plus软件拟合试样中物相的衍射峰,根据特定晶面的晶面间距计算镁铁铝复合尖晶石的晶格常数和晶胞体积;用重铬酸钾容量法测试试样中氧化亚铁的含量;用扫描电子显微镜分析试样的微观结构;进行热力学计算阐述了镁铁铝复合尖晶石的生成机理。结果表明：制备的两种不同形貌的镁铁铝复合尖晶石,其晶格常数和晶胞体积均比标准卡片中MgO·Al₂O₃的大且其XRD谱中主强峰向左偏移;少量的MgO和Al₂O₃被C还原生成镁蒸气和铝蒸气,与CO和O₂发生气相沉积反应生成了针状MgO·Al₂O₃,高温下的液相促进了Al_15.99Mg_7.64Fe_0.37O₃₂相的生成。大量MgO与Al₂O₃反应生成了粒状MgO·Al₂O₃,Fe²⁺和Fe³⁺扩散进入MgO·Al₂O₃晶体内生成了Mg_8.13Al_14.25Fe_1.13O₃₂相;用重铬酸钾容量法测出,试样中FeO的含量为2.38%。

高Cr/Ni奥氏体不锈钢在高温下的组织稳定性及第二相析出直接影响合金的力学性能,本文以低碳310S奥氏体不锈钢(Fe-25Cr-22Ni-0.046C, %,质量分数)为基础合金,通过添加多种微量合金化元素(Mo, Nb, Ta, Ti)来研究其对合金第二相析出的影响。采用真空电弧炉熔炼合金锭样品,并在1150℃进行多道次热轧,然后进行1150℃/0.5 h固溶处理(水冷),900℃/0.5 h稳定化处理并随炉冷却,最后在700℃下进行25~408 h时效处理。对不同状态下的样品进行XRD结构分析、金相(OM)、扫描电镜(SEM)和透射电镜(TEM)组织表征以及力学性能测试。实验结果表明,Mo/Nb/Ta/Ti共同微合金化虽然提高了合金的强度,但会使得脆性σ相出现在初期的稳定化阶段,并且在随后的时效过程中,随时效时间延长,σ相含量增加,但是已经析出的Cr₂₃C₆也会逐步溶解,从而恶化了合金高温下的力学性能。微量合金化会影响310S合金高温下的第二相析出行为,而影响其组织稳定性。

使用加可调轴向磁场的电弧离子镀设备在不锈钢基体上制备TiN/Cu薄膜,研究了轴向磁场强度对薄膜微观结构、化学成分、力学性能和耐磨性能的影响。结果表明,在不同强度的磁场下TiN/Cu薄膜具有相同的TiN结构,且以沿TiN(111)面的择优取向为主。随着磁场强度的提高(111)面衍射峰的强度逐渐提高、TiN/Cu薄膜表面的粗糙度先降低后提高、薄膜中Cu的含量逐渐提高、硬度和弹性模量也逐渐提高、薄膜的磨损率先降低后提高。当磁场强度为80 Gs时薄膜的硬度达到约为36 GPa的最大值,耐磨性能最高。

使用OM、SEM、TEM和XRD等手段观察并表征在不同温度淬火的7Ni钢的组织形貌和逆转奥氏体含量的变化,研究了淬火温度对7Ni钢的低温强度和低温韧性的影响。结果表明：当淬火温度从830℃提高到930℃时钢的低温韧性急剧下降,低温抗拉强度和屈服强度明显降低。同时,随着淬火温度的提高延伸率下降,与低温强度的变化趋势基本一致。在830℃淬火的试验钢,原奥氏体晶粒和马氏体板条束最为细小。而当淬火温度超过830℃时钢中的原奥氏体晶粒和马氏体板条束都显著长大,钢的低温强度和低温韧性随着晶粒尺寸与板条束宽度的增大而下降,粗化的组织对钢的低温强度与低温韧性都有不利的影响。随着淬火温度的提高钢中的逆转奥氏体含量基本上呈下降趋势,在830℃淬火的试验钢中逆转奥氏体含量最高,其低温冲击功也最高。

用电弧熔炼法制备Ni₃Si合金,添加Cr和痕量B以改善合金的塑性,研究了Ni₃Si合金的显微组织、相组成以及摩擦学性能。结果表明,纯Ni₃Si合金主要由β₁-Ni₃Si相和γ-Ni₃₁Si₁₂相组成;添加质量分数为5%的Cr使合金转变成γ-Ni₃₁Si₁₂相和α-Ni相;进一步提高Cr含量使合金的组成为γ-Ni₃₁Si₁₂和Cr₃Ni₅Si₂相。添加Cr使合金的硬度呈现上升趋势,其中含10%Cr的合金硬度最高,约为700 HV;在干滑动摩擦过程中合金的摩擦系数为0.5左右,磨损率均远低于316不锈钢,其中含5%Cr的合金磨损率最低;随着载荷的增加Ni₃Si合金和含Cr 5%的镍硅合金,其磨损机理由磨粒磨损转变成粘着磨损,添加10% Cr的镍硅合金的磨损机理为疲劳磨损。