研究了未充氢和热充氢沉淀强化奥氏体合金的拉伸断裂行为, 分析了其氢脆敏感性与拉伸断裂行为间的联系, 研究了氢对合金局部塑性变形及微裂纹形核的影响。结果表明：氢使沉淀强化合金由单一的韧窝断裂转变为韧窝断裂、沿晶断裂和滑移带开裂的混合断裂方式。其原因是：一方面, 氢促进位错平面化滑移趋势、加剧局部塑性变形; 另一方面, 滑移带被晶界、孪晶界以及不同取向的滑移带所阻碍, 引起了位错塞积和氢聚集。

考虑了原子在发生层间扩散过程中Ehrlich--Schwoebel势垒的作用,构造了四边形基底表面上薄膜三维生长的动力学Monte Carlo(MC)模型。在这个模型中, 原子表面运动的三种动力学过程包括沉积、扩散和脱附过程, 它们相互影响又相互独立, 依据各自的概率发生。在不同生长条件下, 模拟出薄膜的三种生长模式以及相应的薄膜三维生长形貌图。对计算结果的分析表明, ES势垒和在ES势垒作用下基底温度和沉积速率等因素对薄膜的三维生长模式有重要影响。

以无镍不锈钢为支架材料, 以冠脉支架结构为研究对象, 对其压缩和扩张过程中的力学行为和柔顺性能进行了模拟计算, 研究了支架压握并扩张后的轴向回弹率、径向回弹率以及不同端部网丝宽度支架的变形行为, 计算出支架的弯矩--挠度曲线及支架的柔软度。结果表明, 所研究的无镍不锈钢支架具有较小的轴向与径向回弹率,
在变形过程中表现出良好的弹性弯曲变形性能。

制备不同Y含量的Mg--8Al--2Sr--xY镁合金, 用光学显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)、能谱分析(EDS)、高分辨电子显微镜(HRTEM)、X射线衍射(XRD)以及力学性能测试等手段观测合金的显微组织和高温力学性, 研究了Y对合金高温力学性能的影响。结果表明: 适量的Y能明显细化Mg--8Al--2Sr镁合金的显微组织, 改变合金的相组成, 有效抑制β--Mg₁₇Al₁₂相的出现, 在晶界上生成新的高温耐热相Al₂Y, 促进Al₂Sr的生成, 因此使合金的高温力学性能显著提高。但是, 过多的Y导致合金的成分和组织不均匀, 从而使合金的性能降低。

采用真空扩散焊接技术进行镁合金(MB2)与铝合金(LY12)的焊接, 采用超声波无损检测、电子探针、X射线衍射和扫描电镜等手段研究了焊接温度对焊接接头界面附近组织结构的影响, 分析了界面反应物的生成机理。结果表明, 随着焊接温度的升高, 焊接界面的焊合率提高, 在焊接压力为3 MPa、保温时间为100 min的条件下, 温度升高到480℃完全焊合, 在Al侧和Mg侧分别形成了Al(ss, Mg)和Mg(ss, Al)固溶体, 焊接界面形成了Al₁₂Mg₁₇、AlMg、Al₃Mg₂三种金属间化合物层, 其厚度随着焊接温度的升高而增加, 其中AlMg层厚度增长得最快, 接头断裂发生在金属间化合物层且呈阶梯状断裂。界面扩散区的形成主要由有效物理接触阶段、固溶体形成阶段、金属间化合物相形成阶段以及金属间化合物增长阶段组成。

通过Gleeble-1500模拟试验机上模拟热变形实验，研究7050铝合金在不同变形温度时MgZn₂相动态析出过程。研究结果表明：MgZn₂相动态析出不会对流变应力的波动产生影响，变形加速动态析出过程。随着变形温度的升高，部分析出相MgZn₂颗粒由球状变成板条状，尺寸增大数量减少，粗大的板条状MgZn₂相在450 ℃变形过程中易破碎；同时位错密度减低，位错胞团变成离散位错墙。析出相钉扎位错和阻碍晶界迁移，主要以亚稳态η′和平衡态η形式存在，在变形过程中不会产生微裂纹。

采用溶胶--凝胶法合成了B掺杂的TiO2光催化剂, 并用XRD、SEM、XPS、FT--IR、BET等手段进行了表征。结果表明, 掺杂B可抑制TiO2晶体的长大, 对TiO2表面形貌没有显著的影响, B--TiO2催化剂的比表面积随着B离子掺杂量的提高而增大; B离子主要进入晶格间隙并与TiO2晶体形成固溶体, 以B--O--Ti结构存在。B掺杂量(质量分数)为3%时, 制备出的TiO2光催化剂对甲基橙的降解效果最好。N2吸附--脱附结果表明, 3%B--TiO2的BET比面积为127.84 m2/g、平均孔径为10.53 nm。

以钛酸丁酯为钛源, 用醇热法制备了N、Fe单掺杂及共掺杂纳米TiO2。对样品的晶型结构、表面形貌、比表面积、紫外可见吸收、光致发光和分解水制氢催化性能分别进行了表征。结果表明, 在500℃退火的N、Fe共掺杂TiO2样品均为锐钛矿相棱形纳米颗粒, 分散性较好, 平均粒径约20 nm; N、Fe共掺杂的摩尔分数分别为5.0%和2.0%时, 样品具有良好的可见光吸收活性, 对光的吸收从387 nm(未掺杂锐钛矿相TiO2)红移至510 nm处。主要原因可能是, N和Fe共掺杂在其禁带中产生杂质能级, 导致其禁带宽度减小; N、Fe单掺杂及共掺杂改性, 有效抑制了电子-空穴的复合, 提高了光生载流子的分离效率; 在可见光下(λ>400 nm)N、Fe共掺杂TiO2具有较高的光催化分解水制氢活性, 氢气生成速率为299.2 μmol•g^-1•h^-1。

基于密度泛函理论, 对呋喃树脂呋喃环结构单元的开环裂解、以及结构重组成碳过程进行了基元反应机理的理论解析。结果表明: (1)呋喃环上的碳氧键是开环裂解活性部位。对碳氧活性键的保护有助于提高呋喃树脂的耐热温度, 有利于陶瓷改性填料的优化。(2)呋喃裂解开环后, 裂解残基迅速重组为更稳定的六员碳环。裂解残基的挽留与转化, 有助于提高残碳率。(3)氢自由基的产生、迁移, 是呋喃环开环裂解、以及结构重组过程中的基本特点。

研究了等温热处理对AZ61稀土镁合金半固态组织的影响, 结果表明: 随着等温热处理温度的升高, 铸态合金中的初始枝晶组织演变成了半固态非枝晶组织, 经过了粗化、组织分离和球化三个过程。在等温热处理过程中, 稀土La的加入阻碍了原子向固相粒子的聚集和固相粒子的合并, 抑制了固相粒子的进一步长大, 使半固态非枝晶组织更加细小。经过不同保温时间后, 不规则的大块状组织开始球化, 形成大量的近球形颗粒。但是, 随着保温时间的进一步延长, 球化的颗粒开始粗化长大且在颗粒内形成了大量的液岛。枝晶组织的球化过程, 包括二次枝晶壁消失和Ostwald熟化。

对一种钒微合金化TRIP钢进行冷轧连续退火, 研究了钢的组织特征和力学性能。结果表明, 贝氏体基TRIP钢的组织由贝氏体/马氏体和少量的残余奥氏体组成。随着贝氏体区等温时间的延长, 钢的抗拉强度下降, 屈服强度和延伸率提高。残余奥氏体由块状向薄膜状转变, 体积分数增加, 薄膜状残余奥氏体主要分布在贝氏体板条间, 厚度为50--90 nm。在400℃等温180 s连续退火钢板呈现出相对低抗拉强度(960 MPa)、高屈服强度(765 MPa)和高延伸率(22.0%)的特性, 而且加工硬化指数(0.20)、各向异性指数(0.94)和强塑积(21120 MPa.%)也较为优良。

以NR/SBR并用胶为基体制备磁敏橡胶, 研究了偶联剂修饰羰基铁粉和不同羰基铁粉、炭黑N660及软化剂橡胶油B--15的含量对其物理、力学性能以及磁流变性能的影响。结果表明: 以NR/SBR并用胶为基体, 使用适量硅烷偶联KH--570修饰的羰基铁粉(含量为300 Phr)(以纯橡胶或生胶重量为100 Phr的相对量单位, 下同)、炭黑N660(含量为40 Phr)和软化剂橡胶油B--15(含量为15 Phr)制备的磁敏橡胶, 具有最佳的物理与力学性能和磁流变效应。这是合理结构偶联剂修饰、炭黑增强、软化剂增韧等效应综合作用的结果。

采用液相沉淀法成功制备纳米羟基磷灰石陶瓷粉体, 使用X--射线衍射、扫描电子显微镜等检测手段分析了粉体的组织结构, 研究了反应温度、pH值、陈化时间对粉末粒径和物相组成等的影响。结果表明, 反应温度为90℃、溶液pH值为10、陈化12 h, 在700℃煅烧2 h可制备出高纯度、晶体完整的球形羟基磷灰石粉体, 平均尺寸为60 nm。

以多壁碳纳米管(MWNTs)为原料, 采用不同改性方法制得了羧化碳纳米管(MWNTs--COOH)、共价功能化碳纳米管(MWNTs--NH2)、非共价功能化碳纳米管(MWNTs--PPA)和混杂功能化碳纳米管(MWNTs--COOH--PPA), 将这4种改性碳纳米管按不同质量分数分别加入聚氨酯(PU)中制备了复合材料。使用万能材料试验机和热失重分析仪测试了复合材料的力学和热学性能, 研究了碳纳米管对复合材料性能的影响。结果表明：通过在碳纳米管表面接枝少量的共价官能团防止非共价包覆的剥离, 混杂功能化方法既能够改善碳纳米管在基体中的分散性, 又能够保持其与基体界面间结合力, 复合材料增强效果最明显。耐热性良好的碳纳米管的添加提高了PU基体的热分解温度, 提高程度由于其功能化方式的不同而稍有差别。MWNTs--COOH--PPA/PU复合材料的力学性能最优, 当碳纳米管含量(质量分数, 下同)为0.3%时,  其拉伸强度与纯PU相比提高104%, 其热分解温度与MWNTs--COOH/PU相当, 优于纯PU, 但低于MWNTs--NH2/PU和MWNTs--PPA/PU。

对低碳Q690qENH高强桥梁钢进行压缩实验, 研究了动态再结晶行为。结果表明, 在低碳Q690qENH高强桥梁钢的轧制热变形过程中, 其软化以动态回复为主, 只在0.1 s^-1和0.2 s^-1低应变速率下才发生明显的动态再结晶。通过计算将应力因子α修正为0.0099 MPa^-1, 得到了实验钢的动态再结晶激活能, 建立了动态再结晶动力学模型。采用P--M--K法确定了ε_c/ε_p约为0.72, 且峰值应变与Z/A满足幂函数关系, 建立了动态再结晶临界应变模型, 其计算值与热变形中的显微组织演变规律一致。研究了温度对动态再结晶过程中界面迁移速率的影响规律。

用石墨埋烧方法制备Fe/Al₂O₃复合材料, 对其力学性能和微观结构进行了分析。结果表明: Fe/Al₂O₃复合材料的弯曲强度与断裂韧性均随Al₂O₃含量的升高先升高后降低, 当Al₂O₃含量(质量分数)为70%时, 其弯曲强度与断裂韧性分别达到602.49 MPa和9.33 MPa•m^1/2, 其硬度随Al₂O₃含量先降低后升高。在烧结过程中在Fe颗粒周围形成一种成分为FeO与FeAl₂O₄的壳体, 在壳体与Fe颗粒之间存在微裂纹缺陷。壳体的形成和壳体与金属颗粒间的微裂纹钝化了外部应力, 从而提高了复合材料的韧性。

用银钯合金、镍铬合金、钴铬合金、2号合金的浸提液体外培养小鼠成纤维细胞(L929), 以含10%胎牛血清的RPMI 1640培养基作为阴性对照组。用5种浸提液分别培养L929细胞4 h、7 h、24 h、48 h后, 用MTT法检测细胞增值率并计算caspase--3活化度。在荧光显微镜下观察48 h后各组细胞的状态。使用凋亡相关因子caspase--3的表达强度辅以时间梯度分析其与齿科合金生物相容性的相关性。结果表明: 加样培养48 h后各实验组均有大量凋亡细胞, 但是有明显的不同, 在镍铬合金组内可见橙色坏死细胞; 各组细胞的毒性为0级, 其细胞增值率的排序为: 钴铬合金组>2号合金组>银钯合金组>镍铬合金组; 各实验组的Caspase--3活性有显著的差异(P<0.01), Caspase--3活化度由高到低的排序为: 钴铬合金组>2号合金组银钯合金组>镍铬合金组。各时间点Caspase--3活化度也有显著的差异(P<0.01), 其由大到小的排序为: 4 h、48 h、7 h、24 h; 这几种齿科合金生物相容性由高至低的排序为: 钴铬合金>2号合金>银钯合金>镍铬合金。镍离子、银离子是影响其生物相容性的主要因素。在时间梯度的辅助下评价4种齿科合金生物相容性, Caspase--3与MTT的结果一致。

在AZ31B镁合金板材的板面内沿不同方向进行单向拉伸和压缩试验, 研究挤压板材的力学性能。结果表明, 变形AZ31B镁合金板材具有显著的各向异性和拉压非对称性。在板面内, 沿挤压方向拉伸时的屈服应力明显地比沿同方向压缩和沿其他方向拉伸或压缩时的高(约2倍); 沿45o斜向拉伸的屈服应力和抗拉强度较低, 而延伸率最高；这种非对称性主要表现为屈服非对称和塑性流动非对称, 即拉压的屈服应力不相等和拉压应力－应变曲线形状不同, 压缩曲线表现出特殊的``S''型。基于晶体塑性理论, 讨论了引起变形镁合金的各向异性和拉压非对称性力学性能的变形机理。