综述了多孔Ti-Ni形状记忆合金的发展历史、制备技术、生物相容性、力学性能及其应用等方面的研究进展. 一种用于人体硬组织修复和替换的新型生物医用材料-多孔Ti-Ni形状记忆合金, 由于其多孔结构及独特的形状记忆与伪弹性、优良的生物相容性和力学性能等特点, 伴随其制备工艺的改进, 已经引起世界各国科学家的极大关注.

采用强制润滑拉拔技术、金相观察和力学性能测试, 研究了拉拔模角、道次变形程度等对铝包钢丝毛坯断面上各层间的变形分布和钢铝间结合性能的影响.在强制润滑拉拔的条件下, 减小拉拔模角有利于降低不均匀变形程度;减小道次变形程度有利于改善润滑条件, 但易使变形集中在线材表层;合理的拉拔变形提高了变形均匀性和钢铝间的结合性能.

研究了预应变对经过不同热处理的Ni--50.4Ti(原子分数,%)合金记忆应变和回复力的影响, 分析了回复力产生的过程.预应变大约为8.5%时试样具有最大的记忆应变和回复力.热处理提高了母相的屈服强度从而使材料的记忆应变和回复力提高.

研究了经过不同热处理的NdFeB系纳米晶复合永磁合金的磁滞行为.根据磁滞回线一阶导数曲线dM/dH-H分析了双相磁体磁滞回线M-H的变化情况. 采用XRD和TEM对各典型回线对应的样品组织结构进行了观测分析.在欠时效和过时效条件下, dM/dH-H曲线均出现双峰,但对应不同的显微组织和不同的机制. 在峰值时效条件下,合金由2:14:1和α-Fe双相组成, dM/dH-H曲线由单峰组成,磁滞回线表现为单相磁体的磁滞行为.

讨论了形变孪晶在PST晶体断裂过程中的作用, 结果表明, 裂纹前端形变孪晶对PST晶体的断裂行为具有双重作用. 一方面, 孪晶致裂是PST晶体断裂的重要方式之一, 沿孪晶界面开裂及裂尖开裂是孪晶致裂的两种重要方式. 另一方面, 形变孪晶能导致主裂纹尖端钝化、分叉等现象, 有利于材料断裂韧性的提高.

研究了用溶胶--凝胶(sol--gel)方法在LaAlO3(100)衬底上制备的La1-xCaxMn1.03O3外延薄膜的磁电阻效应. x在0.2-0.621范围内变化, 外延薄膜的电阻率与温度的关系从类半导体行为向金属导电行为转变. 在x≥0.5的4个样品中没有发现电荷有序绝缘体(COI)和反铁磁绝缘体(AFI)现象.x=0.2样品在1.5T磁场下磁电阻率MR的最大值为104%、磁转变温度为230K.

利用Gleeble--1500材料热/力模拟机,研究了电磁搅拌的半固态60Si2Mn在不同的变形温度、变形速率下的变形抗力规律,并与常规铸造的60Si2Mn进行了比较.通过对其在固液两相区变形后的外观形貌观察,分析了变形过程中金属的流动规律. 研究表明: 半固态试样在固液两相区变形时,其变形抗力明显低于常规铸造的变形抗力, 并且随着变形温度的升高,变形抗力降低; 随着变形速率的降低, 热软化越明显; 同时发现,在固液两相区单向压缩时, 不可避免地会出现表面裂纹.

利用Gleeble--1500材料热/力模拟机,研究了电磁搅拌的半固态60Si2Mn在不同的变形温度、变形速率下的变形抗力规律,并与常规铸造的60Si2Mn进行了比较.通过对其在固液两相区变形后的外观形貌观察,分析了变形过程中金属的流动规律. 研究表明: 半固态试样在固液两相区变形时,其变形抗力明显低于常规铸造的变形抗力, 并且随着变形温度的升高,变形抗力降低; 随着变形速率的降低, 热软化越明显; 同时发现,在固液两相区单向压缩时, 不可避免地会出现表面裂纹.

在高温(1400℃)和超高压(4.2GPa)条件下制备部分稳定ZrO2增韧的Si3N4中介结合的聚晶立方氮化硼(PCBN),研究了中介相中ZrO2的相变及增韧机理. 在PCBN中加入少量Al粉,可阻止t’ --ZrO2形成,达到利用部分稳定的ZrO2的t--m相变增韧中介相Si3N4的目的.ZrO2的t--m相变量在稳定剂Y2O3含量为2.0%(摩尔分数)时达到最大值, PCBN具有较高的抗压强度和磨耗比.ZrO2对中介相的增韧机理为相变增韧与微裂纹增韧作用的叠加.

在高温(1400℃)和超高压(4.2GPa)条件下制备部分稳定ZrO2增韧的Si3N4中介结合的聚晶立方氮化硼(PCBN),研究了中介相中ZrO2的相变及增韧机理. 在PCBN中加入少量Al粉,可阻止t’ --ZrO2形成,达到利用部分稳定的ZrO2的t--m相变增韧中介相Si3N4的目的.ZrO2的t--m相变量在稳定剂Y2O3含量为2.0%(摩尔分数)时达到最大值, PCBN具有较高的抗压强度和磨耗比.ZrO2对中介相的增韧机理为相变增韧与微裂纹增韧作用的叠加.

先采用熔模铸造中的制壳工艺, 在壳型内壁制备了Si-Zr-B基底涂层Z, 然后利用溶胶凝胶原理, 经浸涂--分级热处理以及850℃玻璃化热处理后, 在Z表面制备了七层与Z同成分的Si-Zr-B玻璃薄膜涂层. XRD和SEM分析结果表明, H3BO3的加入起抑制Si-Zr-B涂层析晶及对涂层表面裂纹的高温自愈合作用. 因此, 将Z--R壳型置于1500℃保温30min后, 涂层的析晶量仅为1%-3%, 其结构在高温下具有很强的稳定性. 过冷实验结果表明, DD3单晶高温合金可以在该涂层壳型内获得140K过冷度,证明Si-Zr-B涂层具有良好的非催化形核惰性.

用溶胶-凝胶法制备了稀土元素改性的二氧化钛微粉,利用DSC、TG、XRD等表征微粉, 测试了微粉的介电性能.用微粉和甲基硅油配制了无水电流变液.流变学测量结果表明掺杂改性后的二氧化钛电流变液具有比在相同制备条件下所得纯二氧化钛配制电流变液强得多的电流变效应,典型的颗粒/硅油体积比为35%的电流变液,在25℃、直流3kV/mm、剪切速率为1.441s-1条件下的剪切强度可达1.7kPa,电流密度小于10μA/cm2, 零场粘度为3-5Pa•s. 稀土的掺杂量对电流变效应影响非常明显, 存在一个稀土元素的最佳含量范围.讨论了电流变液的剪切应力与电场强度、剪切速率的关系.

研究了在热丝化学气相生长金刚石的过程中, 衬底温度、衬底表面附近的气体温度以及气流的质量流密度分布对金刚石膜的形核和生长的影响.模拟计算结果表明,这三个参量是空间位置的函数,在某些区域,这三个参量均匀分布.当热丝阵列面与衬底间距离超过7mm之后,这三个参量在衬底上有一个较大的均匀区域,在该区域的两侧,各参量值显著变化.在衬底中心的均匀区域,金刚石膜晶形清楚而致密;偏离该区域, 这三个参量数值明显下降, 形核密度和生长速度较低.三个参量值均匀的区域可作为金刚石大面积均匀的形核和生长的位置.

采用逐级增幅方法研究了[001]同轴铜三晶体及一种非同轴取向平行三晶交线铜三晶体的循环形变行为,并观察了三晶交点和晶界附近的位错组态. 为了对比,也研究了两种取向三晶体的组元晶粒双晶体和单晶体试样的循环形变行为.对于[001]同轴取向平行三晶交线三晶体及其组元双晶体和单晶体,其循环硬化曲线几乎重合, 其循环饱和应力应变曲线(CSSC)也相差不大,由于各滑移系之间的位错反应生成Lomer--Cottrel锁, 阻碍位错运动,所以三晶交线和晶界对轴向饱和应力几乎没有强化作用.对于[001]取向晶体, 在(001)观察面上,可以看到很多较短的一段一段的位错墙结构, 各段之间互不连通,这是各滑移系之间的位错反应强烈, 生成不动的位错锁的结果.这也是三晶交线和晶界无明显强化作用的原因.对于非同轴取向铜三晶体及组元晶粒双晶体、单晶体的循环形变行为研究表明,只要是相同取向的晶粒, 不论是单晶体、双晶体还是三晶体, 位错组态基本相同,相同的位错组态对应相同的轴向应力,双晶体和三晶体的轴向饱和应力主要由各晶粒所占的体积分数决定,稍高于各晶粒轴向饱和应力按体积分数的加权平均.对于非同轴三晶体和双晶体, 在相同的应变幅下,相同的观察面和相同的晶界附近, 滑移形貌基本相同.

FSM--16, MCM--41和SBA--15等具有高规则二维六角晶格的多孔硅可用不同硅源和表面活性剂合成,其孔径可达10,15或30 nm,可用具有不同烷基链长的表面活性剂和膨胀剂控制.其结晶规则性随孔径的增大而降低.用层状硅土Kanemite制备的FSM--16和来自水玻璃的MCM--41,其表面阴离子度比用四甲氧基硅烷(TMOS)制备的SBA--15高得多.如将在等电点以下呈阴离子性的生物酶插入硅孔,则由于离子间的相互作用和氢键结合力,可得到结合得十分稳定的生物/无机陶瓷结合体.以此结合体作为有机酸化反应的催化剂, 反应的活性很高.

利用X射线定量织构分析术和背散射电子衍射花样术,研究了冷轧LY12铝合金的再结晶织构及重位(CSL)晶界的分布. 结果表明,高温退火样品的再结晶织构与冷轧样品的织构相似;预回复低温退火具有增强再结晶立方{001}<100>织构和降低退火S{123}<634>、C{112}<111>及B{110}}<112>织构组分的作用;高强度的再结晶立方织构和一定强度的S织构共存的样品, Σ7重位晶界具有较高的出现频度.

利用改进的溶胶--凝胶法制备了锐钛矿型二氧化钛的纳米粉末(4--15nm),测量了TiO2的漫反射光谱(DRS)和光致发光谱(PL). 结果表明,TiO2纳米微粒的光学禁带宽度为384nm,在250-400nm的紫外光范围内有强吸收; 纳米二氧化钛在波长为420, 461,485, 530, 573和609nm有强发光带,这些发光带分别为自由激子发光、束缚激子发光以及缺陷能级和表面态引起的发光

利用改进的溶胶--凝胶法制备了锐钛矿型二氧化钛的纳米粉末(4--15nm),测量了TiO2的漫反射光谱(DRS)和光致发光谱(PL). 结果表明,TiO2纳米微粒的光学禁带宽度为384nm,在250-400nm的紫外光范围内有强吸收; 纳米二氧化钛在波长为420, 461,485, 530, 573和609nm有强发光带,这些发光带分别为自由激子发光、束缚激子发光以及缺陷能级和表面态引起的发光

利用固体与分子经验电子理论(EET理论)计算了PtSi的价电子结构,并利用X射线光电子谱(XPS)分析了PtSi薄膜中阶电子的能谱. 结果表明,Pt和Si化合形成PtSi以后, Si和Pt的杂阶均向较低杂阶方向移动,化合物中含有较高密度的晶格电子, 使PtSi具有良好的导电性.X射线光电子谱测试结果表明, PtSi中价电子的能谱向高结合能方向移动,Pt的5d电子是化合物中重要的成键电子.

研究了氮流量对磁控溅射Fe--N薄膜的磁性和结构的影响.加氮薄膜的软磁性能明显优于纯铁的. 当氮的流量为1.0mL•min-1时,矫顽力Hc 达到最小值205A/m.当氮流量为0.8mL•min-1时, 饱和磁化强度达到Ms= 2.36T.在Fe--N薄膜中未发现γ’ -Fe4N和α’’ --Fe16N2.

研究了氮流量对磁控溅射Fe--N薄膜的磁性和结构的影响.加氮薄膜的软磁性能明显优于纯铁的. 当氮的流量为1.0mL•min-1时,矫顽力Hc 达到最小值205A/m.当氮流量为0.8mL•min-1时, 饱和磁化强度达到Ms= 2.36T.在Fe--N薄膜中未发现γ’ -Fe4N和α’’ --Fe16N2.

研究了Na2CO3--BaCO3/MgO和Na2SO4/SiO2两种显热/潜热复合储能材料的性能、稳定性及无机盐在多孔陶瓷体微结构内的容积份额与成型压力、烧结温度、升温速度、保温时间以及添加剂的性质等因素的关系,得到了材料的最佳配方和制备工艺.

用水热法合成了各种锰的氧化物, 用XRD衍射表征产物的结构. 结果表明, 随着氧化程度的增加, 尖晶石型产物由立方向四方转变, 最终成为稳定的β--MnO2. 提出Mn3O4的一种离子分布式, 并通过晶格常数a T和c T的计算,证实了这种离子分布式的可能性.

用液--固相复合法制备铜包钢线, 研究了钢线表面的处理方法, 预热温度,铜液的温度和复合时间等工艺参数对铜包钢线中界面结合强度的影响. 结果表明,表面经酸洗、机械打磨并覆助镀剂的钢线, 在400℃预热复合后,钢线与铜层之间的结合效果较好, 界面结合强度达到95MPa.

冲击能量不同, 高锰钢的磨损规律有不同的表现.纳米晶、非晶态是高能量冲击载荷下高锰钢特有的亚结构; 高密度变形条带相互交叉、阻滞或截割, 使奥氏体组织严重细化变为微晶甚至纳米晶, 严重的点阵畸变使晶体的自由能升高, 使之变成非晶态; 纳米晶与非晶态的产生是高能量冲击载荷下, 高锰钢加工硬化的一种机制, 是优越耐磨性的一个重要的原因.

采用电化学方法表面处理用CVD法制备的高强度SiC纤维.研究了SiC纤维的阳极极化曲线, 提出了新的阳极反应机制.吸附在阳极表面的OH-离子通过前置反应生成中间产物O-,这个中间产物破坏C原子与Si之间的化学键,形成Si--O键后再相互连接构成表面膜. 如果反应时间过长,则一些表面的Si原子与基体上的碳原子Cb之间的化学键会被破坏,表面层会因膨胀而脱落.