论述了表面润湿性的基本原理, 综述了可控润湿性智能表面研究的最新进展, 介绍了热化学法、电润湿法、光致表面化学反应法、溶剂法、pH法和多重响应法等调控表面润湿性的方法和机理, 展望了润湿性可控智能表面的发展方向.

将一种低碳结构钢循环加热淬火得到超细晶粒奥氏体,再以20℃/s的速率将其冷却至两相区进行真应变量为2的大变形, 分析了形变后的瞬态组织.结果表明: 用该工艺制备的超细晶奥氏体在两相区的高速大变形的后期, 始终呈现应变硬化特征,并伴随有一定程度的形变诱导相变或铁素体动态再结晶等软化行为; 同时,在较低温度快速大变形容易在试样的个别碳过饱和区导致应变诱导孪晶马氏体组织的生成,且随着形变温度降低孪晶马氏体量增加. 循环加热淬火前的原始组织影响奥氏体内碳浓度分布,在一定程度上影响冷却变形过程的应力应变行为和形变后的瞬态组织.

用气相方法在较低的温度(900℃)下在单晶硅基片表面制备出金属钨的单晶纳米线阵列, 用扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)和X--ray衍射(XRD)等手段对其进行了分析和表征.结果表明: 在900℃制备的阵列单晶钨纳米线沿<111>方向生长,具有bcc结构, 直径约为150 nm, 长度为10--30 μm.

对离心力场作用下液态金属充型流动过程中气体的溶解度、气泡的形核条件、形核功、临界形核半径以及形核率进行了定量研究. 结果表明,在离心力场作用下气体的溶解度是一个梯度量, 随着离心半径和离心角速度的增大而增大;气泡的形核功和临界形核半径也随着离心半径和离心角速度的增大而增大,而气泡的形核率相应地减小; 离心半径和离心角速度越大,对气体溶解度和气泡形核的影响越明显;因此, 在离心力场作用下可通过提高离心旋转角速度和离心半径减少气孔缺陷.

制备花状球形氢氧化镁粉体, 研究了几种关键因素对镁回收率的影响和氢氧化镁的晶体生长动力学. 结果表明, 随着反应溶液中Mg²⁺初始浓度和pH值的提高, 镁的回收率提高;提高反应温度使镁的回收率提高, 但当温度超过60℃后,反应溶液中氨的大量挥发使其pH值迅速降低, 因而镁回收率下降; 陈化可以提高镁的回收率, 当陈化时间超过60 min后因镁已完全沉淀, 回收率不再提高.在最佳工艺条件下用氨法制备的氢氧化镁颗粒为花状球形, 形状规则, 分散性好, 粒度均匀,粒径约2 μm, 单片厚度约30 nm. 晶体生长动力学研究表明,析出Mg(OH)₂晶体的质量和Mg(OH)₂晶粒平均粒径随着时间呈指数增长.

采用高速压制技术制备铁基制品, 探讨了冲击能量及冲击速度与冲击行程之间的关系, 并研究了冲击能量、压制方式对生坯密度、最大冲击力、脱模力和径向弹性后效的影响. 结果表明: 在高速压制过程中, 冲击能量与冲击行程呈线性关系,而冲击速度与冲击行程呈抛物线关系. 生坯密度随着冲击能量的增加而逐渐增大.单次压制时, 当冲击能量增加到 6510 J时, 生坯密度达到7.336 g/cm³,其相对密度约为97%. 在总冲击能量相同的情况下, 两次压制制备出的试样生坯密度最大,三次压制的最小. 在高速压制过程中, 试样的脱模力及其径向弹性后效均远低于传统压制.

采用浸渍法和溶胶-凝胶法分别制备了含Mn中间层和SnO₂表面催化层,并结合高温热氧化工艺制备了Ti/SnO₂和Ti/MnO_x/SnO₂电催化电极.采用SEM、EDS和XPS等方法对两种电极进行了表征,使用大电流加速寿命实验详细研究了涂层的表面形貌、元素组成和化学态对两种电极稳定性的影响. 结果表明:Ti/MnO_x/SnO₂电极的稳定性是Ti/SnO₂电极的4.8倍, 涂层使电极的稳定性显著提高. 致密的涂层和较多的晶格氧能有效减少或阻止阳极的腐蚀, 是电极稳定性提高的主要原因.

研究了9Cr--1Mo(ASME T91)钢在(Ar+10%H₂O)气氛中600℃、650℃和700℃下的高温氧化行为. 在恒温氧化10 h过程中, 在600℃氧化遵从抛物线规律;而在650℃和700℃氧化则遵从分阶段抛物线规律, 且后一阶段的速度常数高于前一阶段的;随着温度的升高, 氧化速度明显增大; 氧化激活能为157.2 kJ/mol.T91钢氧化时表面形成了多层结构的氧化膜, 从外到内依次为Fe₂O₃、Fe₃O₄和 (Fe,Cr)₃O₄; 钢基体也发生了内氧化,内氧化物为FeO和Cr₂O₃. 只有在700℃氧化时没有外层Fe₂O₃ 形成和内氧化发生. 9Cr--1Mo钢氧化后冷却至室温后, 氧化膜发生开裂或局部剥落.最外层Fe₂O₃与次外层Fe₃O₄间出现很大的裂隙,Fe₂O₃层容易剥落. 同时探讨了9Cr--1Mo钢在含水蒸汽气氛中的氧化机制.

研究了Fe--15Cr--10Al合金在700℃还原性H₂--CO₂和H₂--HCl--H₂S--HCl混合气氛中的腐蚀行为. 结果表明, 添加到H₂--CO₂气氛中的微量HCl和H₂S导致合金表面氧化铝膜退化,在合金表面生成了铁铬铝混合氧化物层.这种退化与腐蚀过程中生成的硫化物和氯化物密切相关.计算混合气氛中平衡时的氯势、氧势和硫势预测了合金与气氛可能发生的反应,并解释了腐蚀机制.

研究了在稀硫酸溶液中添加硫脲(TU)对块体纳米晶工业纯铁(BNII)室温电化学腐蚀行为的影响,并与普通工业纯铁(CPII)的室温电化学腐蚀行为进行了比较. 结果表明:将CPII在添加TU的稀硫酸溶液中浸泡5 min,其电化学阻抗(EIS)谱图中出现感抗弧.随着浸泡时间的延长, CPII的EIS谱图表现为一非圆心下偏的半圆; 而在相同的条件下,BNII的EIS谱图表现为两个时间常数的容抗弧, 表明硫脲对其腐蚀行为有促进作用.动电位极化(PDP)测试结果表明, 两种材料的样品均出现阳极脱附现象.

分别将脂环族二酐单体1,2,3,4--环丁烷四酸二酐(CBDA, I)、1,2,4,5--环戊烷四酸二酐(CPDA, II) 和1,2,4,5--环己烷四酸二酐(CHDA, III)与芳香族含氟二胺1,4--双(4--胺基--2--三氟甲基苯氧基) 苯(6FAPB, a)和4,4´--双(4--胺基--2--三氟甲基苯氧基)联苯(6FBAB, b)反应制备两个系列的含氟半脂环族聚酰亚胺(PI), 研究了PI薄膜的热性能和光学性能.结果表明, 制备出的PI薄膜具有良好的热稳定性, 在氮气中起始热分解温度超过450℃、玻璃化转变温度超过250℃, 在可见光范围内(400--700 nm)具有优良的透明性,450 nm处的透过率超过88%. 两类PI薄膜在光通讯波段 (1.30 μm与1.55 μm)均没有显著的吸收.

采用声化学法、放电等离子烧结技术(SPS)和热变形工艺制备致密各向同性和各向异性 Nd₂Fe₁₄B/α--Fe复合磁体, 研究了软磁相包覆对磁体的结构和性能的影响.结果表明,  软磁相α--Fe对各向同性Nd₂Fe₁₄B/α--Fe复合磁体的影响主要表现为增强两相间的交换耦合作用, 从而提高剩磁.当α--Fe体积分数的数值适当(不超过2%)时,各向异性 Nd₂Fe₁₄B/α--Fe磁体形成较好的$c$轴晶体织构,具有较高的磁性能. α--Fe体积分数为 1%的磁体性能最高:B_r=1.367 T, H_ci=712 kA/m, (BH)_m=327 kJ/m³.

以聚硅碳硅烷和乙酰丙酮铝为原料, 在反应装置的裂解柱中加入填料,在常压下合成了聚铝碳硅烷. 结果表明: 添加填料使合成聚铝碳硅烷的时间缩短46%,聚铝碳硅烷的 从1008增大到2436, 分子量的分布变窄, ---Si---Si---键的含量低;在N₂气氛中, 在400℃以下失重减少,  在1200℃陶瓷的产率从65%提高到69%;加入填料可促进---Si---Si---链转化为---Si---C---Si---链, 制备出的聚铝碳硅烷纤维在预氧化过程中氧的增重少,预氧化烧成后得到的Si--Al--C--O连续纤维强度为2.1 GPa,在Ar中1800℃烧结可得到致密的SiC(Al)纤维. 纤维的结晶行为与不加填料时的类似.

对比研究了不同强度中碳TRIP钢的旋转弯曲疲劳性能和疲劳裂纹扩展速率特征. 结果表明, 对于1100 MPa和1300 MPa两种强度级别,等温淬火(AT)处理试样的旋转弯曲疲劳强度均高于淬火回火(QT)处理的试样.两种强度级别的AT样的疲劳极限与抗拉强度之比均高达0.56, 明显高于QT样的0.51--0.52, 同时, AT样的疲劳裂纹扩展速率均明显低于QT样. 此外,实验钢的抗拉强度从1100 MPa级提高到1300 MPa级,AT样与QT样的疲劳强度和疲劳裂纹扩展速率之间的差异均缩小.

研究了三种碳和钒含量不同的铁素体--珠光型非调质钢的高周疲劳破坏行为,并与调质钢进行了对比. 结果表明, 铁素体--珠光体型非调质钢的高周疲劳性能与其微观组织特征有关.提高铁素体相硬度, 其疲劳极限及疲劳极限比均提高, 疲劳极限比最高可达0.60,远高于调质钢的0.50; 热轧态粗大的网状铁素体--珠光体组织的疲劳性能较差,低于同等强度水平的高温回火马氏体组织.  铁素体--珠光体型非调质钢疲劳破坏机制不同于调质钢,其疲劳裂纹基本上萌生于试样表面的铁素体/珠光体边界, 并优先沿着铁素体/珠光体边界扩展;对于同等强度水平的调质钢, 不存在像铁素体那样的软相,因而易在试样表层粗大的夹杂物处萌生疲劳裂纹.

研究了波浪型倾斜板振动参数对Al--6Si--2Mg合金凝固组织的影响, 结果表明:倾斜板的倾角和长度影响合金在斜板表面的流动剪切强度和剪切时间, 从而影响合金的组织.当浇注温度为660 --690℃时, 随着浇注温度的降低, 合金晶粒细化和球化,平均晶粒直径为40μm, 晶粒平均圆度值为2.5; 浇注温度低于660℃时,晶粒有粗化和枝晶化的趋势. 倾斜板的振动作用使表面形成的晶核离开表面进入熔体中,有效地减少了晶粒之间的粘连, 解决了结壳问题, 提高了形核率,  细化了组织;随着倾斜板振动频率的提高, 晶粒的平均圆度先降低后提高, 振动频率为50--60 Hz 出现最小值.倾斜板的波浪形表面对流动的金属具有搅拌作用, 增大了熔体内部的剪切作用,使晶粒更加细小圆整.

在导电聚苯胺薄膜上电沉积n型Bi--Te合金薄膜, 采用循环伏安、XRD、EDS和SEM等手段分别对电化学沉积过程和产物的结构、形貌及组成等进行了表征,研究了聚苯胺绝缘化处理前后Bi₂Te₃沉积层热电性能的变化,以及沉积电位对其结构和性能的影响. 结果表明:在180℃保温3 h可大大降低聚苯胺薄膜的导电性;阴极电位在-125 mV与-340 mV之间变化时, Bi-Te合金中的Te含量呈近似抛物线变化,且在-125 mV达到最大值67.76%; Te含量不同也相应地改变了沉积层的组织结构和热电性能;基体的导电性影响聚苯胺薄膜的热电参数测试值, 通过热处理消除基体的影响后,热电薄膜的塞贝克系数和导电率的测量值分别提高了47.6 μV/K和6.86×10⁴s/m,功率因子从热处理前的 1.6×10^-4W/K²m提高到处理后的14.3×10^-4W/K²m.

铸态GH742合金中存在复杂的第二相组织和严重的枝晶偏析,Nb、Ti大量富集于枝晶间和MC碳化物、 Laves相、δ相、(γ+γ´)等析出相中.本文确定了γ基体的熔化温度为1160℃,并通过不同的均匀化处理确定了γ´相、(γ+γ´)共晶、MC碳化物、Laves相、δ相、Ni₅Ce相及含氧硫稀土相等析出相的溶解温度.由于稀土相在1120℃发生熔化,提出一种GH742合金低温预处理加高温扩散的二次均匀化制度来扩大其均匀化温度区间,提高扩散退火温度, 从而获得均一的组织. 元素扩散计算结果表明,提高均匀化温度可以提高元素的扩散系数; Nb的偏析系数比Ti的小得多,达到完全均匀化需要很长的时间.

研究了用MOCVD设备在高温和低V/III条件下生长的GaN薄膜表面存在的与位错相连的大型V形表面坑, 并提出了一个有关质量疏运机制的模型以解释其形成机理.由衬底扩散上出来的Al原子对大型坑的形成具有辅助作用,并阻止了深能级杂质或空位缀饰与坑相连的位错. GaN内的位错是非辐射复合中心,但对深能级发光不起作用.

用C₂H₂与O₂火焰在高钴YG系硬质合金基体上沉积复合的碳材料,并分别对酸蚀脱钴预处理的 YG8、YG16硬质合金基体表面进行火焰法沉积研究;用扫描电镜SEM、XRD射线衍射谱、 Raman光谱、原子力显微镜等手段分析了复合碳涂层的组织结构、涂层的质量以及涂层横截面. 结果表明: 不同时间脱钴处理后的YG8硬质合金表面经火焰沉积后,在表面分别形成了典型的“菜花状”球形金刚石、碳纳米管以及金刚石、石墨和非晶碳复合而成的碳涂层; 经20 min 脱钴处理的YG16硬质合金表面沉积的碳涂层则以碳纳米管为主.