提出了两类用于制备晶粒有序Si基纳米发光材料的方案. 一种是利用固体表面预成核位置的有序化, 如台阶表面、再构表面、 吸附表面以及图形表面等加以实现. 另一种则是通过控制自组织生长成核过程的有序性, 如退火诱导晶化、引入埋层应变、异种原子掺杂以及分子自组装等加以实现. 评论了这些制备方法的最新进展, 并展望了它的未来发展趋势.

利用Hopkinson压杆加载装置对国产轧制态X70管线钢进行了冲击压缩实验, 研究了其在高速冲击过程中的组织演变和动态应力--应变行为. 结果表明: 轧制态X70管线钢是以针状铁素体为主的混合组织; 在$\dot{\varepsilon}\leq$2.5$\times$10$^{3}$s$^{-1}$条件下, 铁素体板条内形成了大量的位错胞亚晶结构, 随着应变率增加, 针状铁素体组织显著细化, 致使X70管线钢产生了明显的增强增塑现象.

研究了AZ31B镁合金热轧、冷轧和热处理状态板材织构的特征以及对机械性能各向异性的影响. 结果表明：轧制镁合金板材具有主要以基面织构为主的板织构, 其基面平行于板面, 其他织构组分相对较弱；冷轧后的基极密度中心围绕板横向向轧制方向旋转约18$^{\circ}$; 冷轧后在300℃热处理对织构分布特征影响不大. 冷轧后的基面向轧制方向倾斜使该方向的塑性指标得到改善.

采用喷丸和离子注入对Ti--6--22--22合金机械加工样品进行表面处理, 研究表面处理对Ti--6--22--22合金室温和高温疲劳寿命的影响. 结果表明, 喷丸和离子注入对材料疲劳$S$--$N$曲线的影响与实验温度有关. 喷丸和离子注入对Ti--6--22--22合金的室温疲劳强度影响较小, 400℃时的疲劳强度明显提高. SEM断口分析显示, 400℃长寿命疲劳后的表面处理样品裂纹在亚表面萌生.

利用透射电子显微镜观察(TEM)和X射线衍射技术(ODFs分析), 研究了电场对Al--Mn--Mg合金的回复和再结晶组织演变、再结晶织构的形成和发展的影响. 结果表明, 电场对再结晶的影响其强度有一个门槛值(3$\sim$4 kV/cm), 低于此值电场对该合金的再结晶没有明显的影响. 强度为4 kV/cm的电场对再结晶形核的影响较大, 可抑制Al--Mn--Mg合金的回复和再结晶, 促进再结晶立方织构的形成. 其主要原因是电场降低了各取向的形变储能, 推迟了再结晶进程, 抑制储存能小的取向晶核的形成和长大, 促进储存能大的S取向晶粒向立方织构择优生长.

研究了高比强泡沫铝合金和泡沫纯铝的单向压缩和剪切性能, 对以高比强泡沫铝合金为夹芯的三明治梁失效模式的尺寸范围和承载能力进行了理论计算, 结果与实验结果符合得很好. 给出了泡沫铝合金三明治梁的设计方法, 表明在较小的设计载荷下, 三明治梁是以刚度作为设计的控制条件; 在较大的设计载荷下, 以相对强度为设计的控制条件. 泡沫铝合金三明治梁与泡沫纯铝三明治梁的对比表明, 在刚度设计控制条件下, 前者的刚度是后者的1.00$\sim$1.185倍. 在强度设计控制条件下, 剪切破坏和压凹破坏失效模式下的泡沫铝合金三明治梁比泡沫纯铝三明治梁的 极限强度分别提高57\%$\sim$180\%和90\%$\sim$220\%.

采用部分还原沉淀法制备了Fe$_{3}$O$_{4}$磁性微球, 并用硅烷偶联剂对其进行了表面修饰. 利用X--射线衍射(XRD)、透射电子显微镜(TEM)、 原子力显微镜(AFM)、红外光谱(IR)和分光光度计等手段对其结构和性能进行了表征和测量, 研究了硅烷偶联剂对磁性纳米微球性能的影响. 结果表明, 修饰后的磁性纳米微球具有良好的分散性和磁响应性, 并且在强酸环境中具有良好的稳定性. 经不同硅烷偶联剂修饰后的微球表面可带有--OH, --NH$_{2}$, --NH, --C=O, --C=C等多种有机功能基团.

研究了Bi--6\%Mn合金从低于446℃开始的半固态凝固过程中, MnBi析出相磁致织构的形成过程和规律. 结果表明, 合金从355$\sim$446℃开始半固态凝固时, 合金中的MnBi相在340℃(MnBi相顺磁--铁磁转变温度)附近发生形态突变, 由规则的六方晶体转变为沿ab面长大的不规则片状晶体; 析出相的磁致织构是在发生磁性转变生成铁磁性MnBi相后通过晶粒旋转取向形成的. 合金从低于355℃开始半固态凝固, 导致织构形成的磁感应强度阈值随着温度的升高而降低, 从355$\sim$446℃之间开始的半固态凝固则相反. 磁场中合金从低于355℃开始的半固态凝固有利于制取高性能的过共晶Bi/MnBi磁性复合材料.

应用扫描力显微镜(SFM)的压电响应模式观测未经抛光处理的PZT陶瓷片的电畴结构, 用纵向压电响应信号和侧向压电响应信号获得PZT陶瓷材料三维电畴结构. 结果表明, 将样品晶粒的微形貌与SFM的纵向和侧向压电响应信号相结合, 能准确表征粗大晶粒样品的三维电畴结构. 用SFM可观测表面不经任何处理的陶瓷样品的电畴, 不会引入表面应力等影响因素, 能得到样品的原生畴结构. 对原生畴结构的观察表明, 对于受应力较大的晶粒,成畴的主要原因是降低应变能, 而受应力较小的晶粒成畴的主要原因是降低退极化能.

合成了一种具有双烯丙基的聚乙二醇和聚乳酸三嵌段共聚物(PLA--b--PEG--b--PLA) 的生物可降解交联剂, 并以偶氮二异丁氰(AIBN)为引发剂与N--乙烯基吡咯烷酮(NVP) 交联制备了一种新型可降解交联膜材料. 研究了丙交酯和PEG的投料比对交联剂粘度的影响和交联剂含量和分子量对膜材料的吸水率、 接触角和力学强度的影响, 初步研究了交联膜材料的降解性能. 结果表明: 随着丙交酯含量的增加, 交联剂的特性粘度增加; 随着交联剂含量的增加, 膜材料的吸水率减小, 接触角增大, 拉伸模量增加, 断裂伸长率先增加后减小; 随着交联剂分子量的增加, 膜材料的吸水率和接触角均有增加; 对降解性能的研究表明, 在降解初期膜材料的质量损失率线性地增加, 在降解后期剧烈增加.

通过时效硬化曲线的测量、室温拉伸实验以及时效组织的电镜观察, 研究了添加锂对低Cu/Mg比Al--Cu--Mg--Ag合金时效特性的影响. 结果表明, 在Al--4.0Mg--1.5Cu--0.4Ag合金中添加锂, 可以加速合金的时效进程, 但其时效硬化效果并不能简单地随着含锂量的增加而逐步加强, 只有当锂含量达到2.0\%(质量分数)时, 才表现出显著的时效硬化与强化效果. 含2.0\%Li的Al--4.0Mg--1.5Cu--0.4Ag合金中$Z$相、$\delta^{\prime}$以及 $\delta^{\prime}$/$\beta^{\prime}$复合粒子的弥散析出是产生显著时效硬化与强化的原因.

合成了具有单一钙钛矿结构的(Na$_{0.5}$Bi$_{0.5}$)$_{1-x}$Ba$_{x}$TiO$_{3}$超细粉料, 研究其陶瓷的压电性能. 结果表明, 柠檬酸与金属离子的摩尔比(C/M$^{n+}$)和前驱体溶液的pH值是影响溶胶与 凝胶形成的主要因素, 凝胶在600℃下热处理1 h后可形成单一钙钛矿结构的 (Na$_{0.5}$Bi$_{0.5}$)$_{1-x}$ Ba$_{x}$TiO$_{3}$超细粉料. 用柠檬酸盐法合成粉料的颗粒细小、化学成分均匀, 有利于提高(Na$_{0.5}$Bi$_{0.5}$)$_{1-x}$ Ba$_{x}$TiO$_{3}$陶瓷的压电性能. 在准同质相界附近的组分存在较多的自发极化取向, 因而表现出优良的压电性能. $x$=0.06时, 柠檬酸盐法制备陶瓷样品的压电常数$d_{33}$达到180 pC/N.

分别测量了经不同次数单向真空热循环试验(93$\sim$413 K, 10$^{-5}$Pa) 后M40J/5228A复合材料的拉伸强度、弯曲强度和层剪强度, 研究了真空热循环对M40J/环氧复合材料力学性能的影响. 结果表明, 随着真空热循环次数的增加, 90$^{\circ}$和0$^{\circ}$拉伸强度下降, 并分别于48次和40次真空热循环后趋于平缓. 弯曲强度随着真空热循环次数的增加表现出先上升后下降再趋于平缓的特征, 而层剪强度变化不大. 90$^{\circ}$和0$^{\circ}$拉伸强度的变化与界面脱粘程度密切相关. 弯曲强度变化主要反映真空热循环时树脂基体后续固化效应的影响. 层剪强度变化 是界面脱粘与树脂基体后续固化两种因素综合作用的结果.

用电化学腐蚀方法制备了多孔硅样品, 在浸泡液中浸泡使其表层多孔层与样品分离, 在样品表面形成了丰富的SiO$_{2}$包裹纳米硅颗粒结构, 研究了样品的光致发光(PL)特性. 结果表明, 与剥离前相比, 表层多孔层剥离后PL谱的强度约有10倍的增幅, 峰位主要在蓝紫光范围内. 在300℃干氧中退火后, 样品的发光强度下降为退火前的三分之一, 随着退火温度的升高, 发光强度有所增强. 退火前后有不同的发光机理, 退火前光激发主要在纳米硅内, 然后在二氧化硅层中的发光中心辐射复合; 退火后光激发和光辐射都发生在二氧化硅层中.

用高速喷射电沉积法快速制备了块体纳米晶Co--Ni合金, 研究了喷镀工艺参数(主盐浓度、 电解液喷射速度和电流密度等)对沉积层成分、微观组织结构及性能的影响. 结果表明: 提高喷射电沉积电解液的搅拌强度能有效减小扩散层的厚度, 使电沉积在较高的极限电流密度下进行, 提高沉积速度. 极限电流密度的增大使阴极过电位增大, 从而提高合金的形核速率, 使沉积层晶粒的尺寸减小、显微硬度升高. 随着电解液中Co$^{2+}$含量的增加, 沉积层中Co含量增加, 导致沉积层相结构由单相$\alpha$--Co(Ni)转变为$\alpha$--Co(Ni) 和$\varepsilon$--Co(Ni)双相组织, 并使表面的形貌发生明显的变化.

针对一些含有相同的微裂缝随机分布概率密度但无序度不同的材料, 建立了模拟材料断裂力学行为的二维不连续位移法边界元数值计算模型, 实现了材料微裂缝的生长、扩展到最终破坏的全过程数值模拟. 从分形几何的新视角深入地揭示了脆性或准脆性无序材料产生尺寸效应的微观机理. 材料断裂力学行为的数值模拟结果与Bazant尺寸效应定律相符, 不仅与微缺陷的密度有关, 更与微缺陷大小随机分布的无序度相关, 无序度越大的材料其尺寸效应越明显. 得到了用初始分形维数$D_{\rm 0}$表示的关于材料断裂强度的分形维数 $D_{\sigma}$经验公式, 可以更深入地解释材料的微观尺寸效应机理和断裂过程.

将碳纳米管(CNT)在分散剂或分散剂和聚合物(PA6)载体中处理后制备出两种母粒, 将其作为增强材料分别和PA6切片熔融共混纺丝, 制备出碳纳米管的增强PA6纤维, 研究其结构和力学性能. CNT含量低于0.5\%(质量分数)时, 使用两种母粒制备出的纤维强度和模量都提高, CNT含量为0.03\%时增强的效果最好. 由碳纳米管和分散剂组成的母粒增强效果更好, CNT的含量为0.03\%时就能使PA6纤维的强度和模量分别提高23\%和76\%. 这种增强纤维是一种微纤增强纤维, 纳米CNT在纤维中均匀分散且沿着纤维轴的方向取向. 这种结构能有效地转移载荷, 具有增强作用, 且取向性越好, 增强效果越好.