用Gleeble 1500D热力模拟试验机研究了锻造态的AISI 316LN奥氏体不锈钢650-1300℃的热塑性及高温拉伸断裂行为, 应变速率为0.5 s^-1。结果表明, 在650-1250℃温度范围内, 材料的断面收缩率先随着变形温度的升高而降低, 在850℃达到最低后开始大幅升高, 高于1000℃时都保持在85%以上。但是当温度升高到1300℃时, 由于晶粒尺寸急剧变大其晶界强度下降, 断面收缩率又急剧降低。用光学显微镜(OM)和扫描电镜(SEM)观察了试样的热变形区的组织变化和断口形貌, 发现材料在1000℃以上热变形时发生了动态再结晶。动态再结晶提高了材料塑性, 阻碍了裂纹的扩展。在断口附近裂纹产生的过程包括微裂纹的形核、长大和聚集且和晶界处富集的夹杂物有关。能谱分析表明, 这些夹杂物主要是球状的硫化物和不规则的氧化铝类夹杂物。

采用粉末冶金(机械合金化+真空热压烧结)制备不同Co含量的Ni-Co-Al系高温合金, 并考察合金在800℃下的高温摩擦学性能与Co含量的变化关系。结果表明: 适量的Co可以提高合金的硬度和抗压强度, 并改善合金的摩擦学性能, 但过量的Co(Co质量分数达到30%)又使合金的摩擦学性能变差。磨痕表面的扫描电子显微镜(SEM)和X射线光电子能谱(XPS)及能谱(EDS)分析表明, 磨痕表面形成了由CoO等组成的氧化物“釉质层”。这层“釉质层”的成分及其在摩擦过程中的脱落程度影响了合金的高温摩擦学性能。

通过引入接头形貌特征参量表征因子(取粘径比α=粘合区长度/原始直径, 比例因子η=外缘热影响区宽度/中心热影响区宽度), 研究了摩擦压力和摩擦时间等工艺参数对45号钢连续驱动摩擦焊接头的形貌及力学性能的影响。结果表明, 随着摩擦压力的升高粘径比α先升高后降低, 而比例因子η持续升高；当摩擦压力为60 MPa时, 随着摩擦时间的延长粘径比α不断增大, 而比例因子η则不断减小。当综合因子δ (δ=η/α)为1.15-1.31时摩擦焊接头的热输入量适中, 接头的力学性能良好, 可作为45号钢连续驱动摩擦焊接头良好焊接工艺规范的制定原则。

用静电纺丝和水热法制备了Bi₄Ti₃O₁₂/TiO₂异质结, 用X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)对Bi₄Ti₃O₁₂/TiO₂异质结和TiO₂纳米棒的形貌及晶体结构进行了表征和分析。其紫外可见漫反射光谱(UV-vis DRS)表明, 相比于纯TiO₂纳米棒, Bi₄Ti₃O₁₂/TiO₂异质结的吸收带边有明显的红移, 禁带宽度也有减小, 说明Bi₄Ti₃O₁₂/TiO₂异质结的形成有利于提高样品对可见光的吸收。从光致发光图谱(PL)可见, Bi₄Ti₃O₁₂/TiO₂异质结在440 nm的发射峰强度明显减弱, 说明Bi₄Ti₃O₁₂/TiO₂之间的异质结结构有效抑制了光生电子和空穴的复合。对甲基橙的紫外光催化降解结果表明, 这种异质结在紫外光辐射下表现出更高的光催化活性, 随着异质结浓度的增加其光催化性能明显提高。

用无皂乳液聚合法制备了粒径为200-500 nm的单分散聚苯乙烯(PS)微球。依靠正负电荷间作用力将样品分散在经过亲水处理的硅热氧化片刚性衬底上, 借助原子力显微镜纳米压痕技术测定了PS颗粒样品的力学性质; 依据样品的力-位移曲线, 根据弹性力学接触模型, 计算出PS微球样品的压缩杨氏模量为2-3 GPa (Hertz模型)和2-6 GPa (Sneddon模型)。结果表明, 微球样品的杨氏模量计算值略低于PS块体材料, 且随着粒径的增加而缓慢增大。Hertz模型更适于计算本文制备的亚微米级PS微球的压缩杨氏模量。

用直流磁控溅射在300℃不同Ru-x% Cr (x=0, 20, 40)下底层沉积制备了Co-15% W(原子分数)磁性薄膜。用XRD表征了薄膜的精细晶体结构, 分析了Co-W和Ru-Cr层的取向关系, 估算了薄膜层的晶格常数、c轴分散角、fcc/hcp体积百分比和堆垛层错密度值。结果表明, 随着Ru-Cr下底层Cr成分的增加Co-W磁性层和Ru-Cr下底层间的晶格错配度降低, hcp-Co的晶格常数比c/a随之减小。磁性能测试结果证实, 由于Co-W磁性层中晶格常数比c/a的减小磁性层的磁各向异性能显著提高。

制备了热浸锌层钛盐转化膜, 采用SEM、EDS表征了转化膜的表面形貌、化学成分, 采用XPS技术分析了膜层的组成, 探讨了膜层的生长过程。通过中性盐雾试验、电化学极化分析和电化学阻抗研究了膜层的耐蚀性能。结果表明, 膜层主要由含结晶水的Ti(OH)₄/TiO₂和Zn(OH)₂/ZnO组成, 随着处理时间的增加钛盐转化膜逐渐增厚, 膜层中的Ti含量逐渐增加。与未经处理的热浸镀锌层比较, 转化膜层腐蚀电流密度减小, 极化电阻和电化学阻抗显著增大, 耐蚀性明显增强。

用SEM、TEM、微区XRD等手段分析了复合板界面扩散层的形貌和结构, 研究了热处理工艺对冷轧铜铝复合板材界面扩散层结构的影响, 讨论界面扩散层形成规律。研究表明, 冷轧铜铝复合板经过扩散热处理后, 在复合界面形成具有扩散性质的界面层, 随着热处理时间的延续, 界面扩散层由最初的单层逐渐生长为三层, 进一步延长热处理时间, 界面层的层数不变, 厚度略有增加; 界面层含有q(Al₂Cu)相、h₂(AlCu)相和g₂(Al₄Cu₉)相等金属间化合物; 界面扩散层结构为: 铝侧的Al-Cu固溶体与q(Al₂Cu)相复合层、h₂(AlCu)相层和铜侧的Cu-Al固溶体与g₂(Al₄Cu₉)相复合层。

研究了镍基单晶高温合金DD10在760℃和980℃条件下低周疲劳过程中的拉-压不对称性行为, 并对其机制进行了深入探讨。结果表明, 在疲劳试验初期, 当应变幅较低时, 在两种温度条件下拉-压不对称性都不明显, 且拉力略大于压力; 随着循环周次或应变幅的增加合金的拉-压不对称性逐渐明显, 在760℃时拉力明显大于压力, 而在980℃时拉力却明显小于压力。循环初期的拉-压不对称性行为与基体应力状态有关, 而在大应变幅下和循环应力稳定阶段拉-压不对称性的正负属性和程度与位错在不同温度拉伸和压缩过程中克服γ′ 粒子的运动方式不同有关。

制备了挤压比λ为36和16的7N01铝合金挤压板材, 并分别进行自然时效和人工时效处理。用光学显微镜、扫描电镜、透射电镜、常温拉伸、宏微观织构测试和慢应变拉伸实验对其进行表征, 研究了挤压工艺对合金的力学性能和抗腐蚀性能的影响。结果表明, 不同挤压比的板材在相同时效状态下的组织和性能有明显的差异。大挤压比板材的内部多为细小的再结晶晶粒, 小挤压比板材内部为粗大的亚结构, 因此具有比大挤压比板材更高的抗拉强度和屈服强度。透射电镜观察结果表明, 大挤压比试样内晶界析出相比小挤压比时呈现更明显的断续分布。此外, 挤压比相同的板材人工时效处理后其抗拉强度和延伸率比自然时效板材均有所下降, 其中抗拉强度降低约为5.8%, 但合金的屈服强度得到了显著提高(约为25%); 在挤压比相同的情况下人工时效试样内晶界的析出相呈现断续分布, 因此具有更好的抗腐蚀性能。

研究了退火温度和退火时间对电沉积硅钢试样中的断面层组织、硅在试样中的分布情况、织构分布和磁性能的影响。结果表明: 退火温度为1000℃、退火时间为210 min时得到的试样晶粒分布均匀、硅在试样中分布均匀、硅平均浓度为6.3715%(接近6.5%)。试样的织构分析及磁性能检测的结果表明, 在较高温度下延长退火时间可增加{100}和{110}面织构, 降低铁损, 所得试样的磁性能较为良好。

将叠氮基与碳纳米管(CNT)反应, 制备叠氮化碳纳米管(ACNT), 用FTIR、XPS等手段证明碳纳米管实现了叠氮化; 借助超声波的作用使ACNT均匀分散于单体中, 然后用原位聚合方法制备了聚三唑/碳纳米管(PTA/ACNT)复合材料。用透射电镜观察ACNT在基体树脂中的分散状况和复合材料的微观结构, 研究了ACNT的添加分数对PTA/ACNT复合材料玻璃化温度(T_g)、热稳定性(T_d5)和导热系数(λ)的影响。 结果表明: 与PTA纯树脂相比, 当ACNT添加分数为1.0% (质量分数, 下同)时, 复合材料的T_g提高了33℃, 在氮气中T_d5提高了15℃, 在空气中T_d5提高了8℃; 当ACNT添加分数为5.0%时, 复合材料30℃的λ提高了45%, 150℃的λ提高了30%。