介绍了镁基轻质材料在现代工业发展中的作用、研究与应用状况和发展趋势. 论述了国外压铸造镁合金及其在汽车工业中的应用.

用偏光显微镜(PLM)和透射电镜(TEM)观察了67Pb(Mg1/3Nb2/3)O3--33PbTiO3单晶的畴结构.在PLM下, 光学质量不同的晶体具有不同的畴结构, 透明晶体具有毫米尺度的大畴,透明性差的晶体的带状孪生畴宽约为0.1mm; 在TEM下,雾状晶体中存在着复杂的微米尺度的孪生畴,而均匀晶体中存在着不规则的微米尺度的180º畴. 原位EDS分析表明,在孪生晶体中存在Nb--Ti--Mg--Pb--O非晶相.透明晶体的介电和压电常数显著地高于雾状晶体.讨论了化学不均性对畴结构的影响.

利用Monte Carlo法计算bcc二元合金在低温下的微观结构, 计算中原子交换能满足e1<0和e2<0. 对于合金A--50B, e2/e1<2/3和e2/e_{1}>2/3的情形分别对应完整的B2和B32结构. 而对于合金A--25B, e2/e1$0.6时, 用Monte Carlo方法不易得到完整的D03结构, 且B2有序化过程早于D03结构.

利用透射电子显微镜观察和分析了仿生哑铃形碳化硅晶须的微观结构.这种碳化硅仿生晶须由成分和结构均不相同的两部分构成:中间是直杆状碳化硅晶须, 在晶须上包裹着非晶态的念珠状小球.由于成分组成的不同, 念珠状小球具有均匀的和不均匀的两种微观结构; 由于在其中存在大量的微孪晶、堆垛层错等缺陷, 直杆状晶须具有一维无序、竹节状等复杂的微观结构. 在具有不同微观结构和形貌的直杆状晶须上, 念珠状小球的形状和分布也有所不同.念珠状小球中单质Si的含量是影响仿生晶须颜色的主要因素, Si含量越高则仿生晶须的颜色越深.仿生晶须的生成过程是: 先由气相反应生成直杆状碳化硅晶须,然后在直杆状碳化硅晶须上沉积生成非晶态念珠状小球.

用微乳液法制备了不同粒径的表面改性的纳米银粒子, 并用ESR、TEM和紫外/可见吸收光谱研究了改性纳米银粒子/有机溶剂体系的界面作用、分散性和光学性能. 结果表明: 改性的纳米银粒子有一系列表面顺磁局域态, 其ESR谱参数与粒径的关系不符合Kawabata理论预测; 氯仿与粒子有强烈的相互作用, 粒子越小作用越强, 且越易分散; 氯仿作为粒子的良分散剂和高分子的良溶剂, 可用于溶液共混工艺制备纳米银/高聚物复合材料.

用化学法在NiTi形状记忆合金表面修饰了一层Ca/P层. X射线分析表明, Ca/P层的主要成分是Ca5(PO4)3(OH), 还有少量的α--Ca2P2O7和β--Ca3(PO4)2. 原子吸收光谱的测量表明, Ca/P层抑制镍离子在人体模拟溶液中的溶出. 植入试验的结果表明, Ca/P层改善了NiTi形状记忆合金的生物相容性.

采用电子束反应蒸镀方法在玻璃衬底上在低温下外延生长了沿c--轴高度取向的单晶ZnO薄膜. 研究了衬底温度及反应气氛中的O2对薄膜结构的影响,结合荧光光谱(PL)和荧光激发光谱(PLE)研究了玻璃上ZnO薄膜的光学跃迁特性.在325℃下获得的单晶薄膜(002)晶面的X射线衍射峰强度最大且线宽最窄(0.28º).反应气氛中的O2对ZnO薄膜结构的影响不明显, 但对薄膜的PL及PLE特性的影响显著.

根据电磁搅拌下定向凝固时形成分离共晶的原理, 制备了表面为Si和Al3Fe, Al3Ni, Al6Mn等金属间化合物的表面复合材料. 分析了复合材料的组织, 探讨了转速、晶体生长速度等参数与分离层厚度之间的关系, 分析了分离共晶层在轴向和周向分布的特点, 测定了分离层的耐磨性.

应用氧离子束辅助准分子脉冲激光沉积薄膜技术, 先在NiCr合金(Hastelloy c--275)基底上在室温下淀积具有平面织构的钇稳锆(YSZ)缓冲层薄膜, 再在YSZ/NiCr基底上在750℃下制备具有平面织构和高临界电流密度的YBa2Cu3O7-x(YBCO)薄膜.YSZ和YBCO薄膜都为$c$--轴取向和平面织构的,YSZ(202)和YBCO(103)的X射线扫描衍射峰的全宽半峰值分别为 18º和11º.YBCO薄膜的临界温度和临界电流密度分别为90K(R=0)和7.9×105A/cm2(77K, 零磁场).

在ZnO中添加Al2O3和MgO, 制备了高能ZnO基复合陶瓷线性电阻,其电阻率为5-1300Ω•cm、能量密度大于450J/cm3、电阻温度系数小且近于线性. 烧结温度、MgO添加量和降温速率分别对材料的电阻率、电阻温度特性以及线性度和能量密度有较大影响.

研究了溅射功率对Ge2Sb2Te5薄膜的光学常数与波长关系的影响,结果表明, 在波长小于500nm的情况下,随溅射功率的增加非晶态薄膜的折射率n先增加然后减小,消光系数k则逐渐减小; 在波长大于500nm的情况下,随溅射功率的增加折射率n逐渐减少, 消光系数$k$先减小后增加.对于晶态薄膜样品, 在整个波长范围折射率n随溅射功率的增加先减小后增加,消光系数k则逐渐减少. 薄膜样品的光学常数, 在长波长范围随波长变化较大,在短波长范围变化较小. 讨论了溅射功率对Ge2Sb2Te5薄膜的光学常数影响的机理.

采用微波加热方法与常规高温固相法合成了Sr--Fe--Co--O系混合导体陶瓷氧化物粉末.利用XRD, TEM/EDX及SEM等测试方法分析与表征粉体.用微波加热合成的粉体颗粒尺寸分布均匀, 一次颗粒尺寸较小, 结晶度也好于用常规加热合成的粉体.微波加热合成粉体的结晶相结构是钙钛矿结构Sr(Fe, Co)1.5Oy相, 并有少量的正交结构相和尖晶石(Co, Fe)3O4相; 高温固相法合成粉末由Sr4(Fe, Co)6O13±δ相及少量的Sr(Fe1-xCox)O3-δ相和CoO相组成.

计算了用Ca还原Dy2O3生成纯金属Dy和Dy与Fe反应生成DyFe2合金时, 标准自由能和自由能的变化以及反应平衡时的钙分压, 在1073、1123、1223以及1323K的温度下制得了DyFe2合金,用XRD和EDX鉴定了反应产物的物相.

利用含钡废渣烧制出性能优异的含钡硫铝酸盐水泥, 其成本更低、强度更高.以该水泥为基础配制出凝结硬化速度更快、成本更低的新型高水充填材料,利用XRD、DSC--TG、SEM等测试手段对其特性及水化硬化机理进行了初步研究.

在金刚砂砂浆中, 用旋转圆盘式冲刷腐蚀试验机研究了流速、含砂量、砂粒粒径等环境参数对SEBF--2型熔融结合环氧粉末涂层冲蚀特性的影响,并观察了涂层形貌. 实验结果表明: 涂层的冲蚀率(E)与流速(V)、含砂量(C)、砂粒粒径(D)之间服从幂指数关系:E∝Vn1Cn2Dn3,n1、n2、n3的相对大小表明, 流速为主要影响因素,其次为砂粒粒径, 而含砂量的影响相对较小; 在本文的实验条件下, 临界流速约为6m/s, 涂层的第一临界粒径约为80μm,第二临界粒径约为410μm.

采用反应自生法制备了TiC颗粒增强钛合金基复合材料, 研究了复合材料的相组成和微观组织. 在Ti--6Al--2C合金中存在Ti和TiC两种相. TiC以树枝状初生TiC和短棒状共晶TiC两种形态存在, 其中共晶TiC主要存在于晶界, 特别是三角晶界处. TiC晶格常数的计算结果表明TiC的衍射峰存在一定的偏移, 主要是由于存在于TiC中的C空位引起晶格畸变.随着Al含量的增加, 初生TiC由发达粗大的树枝晶变为不发达的树枝晶, 当Al含量为35%时变为短棒状和薄片状的TiC. 基体组织也相应地由单一的Ti基体变为Ti和Ti3Al的两相基体以及Ti3Al和TiAl两相基体. 根据相图分析了组织变化的主要原因

采用自蔓延高温合成新技术合成TiC/Fe复合材料, 研究了原料组份、粒度对合成过程及产物特征的影响. 探讨了燃烧反应及结构形成机理. 结果表明, 随Fe含量的增大, 燃烧合成温度降低, 合成TiC粒度变细, 燃烧波速度在Fe含量为10%(质量分数)时出现极大值. 与碳黑作碳源对比, 细粒石墨在反应合成过程中表现出更大的活性. 用铜楔块燃烧波淬息法研究了合成过程, 整个合成过程经历了金属的熔融、碳向熔融体中的溶解扩散、大团聚的形成、小的TiCx颗粒生长及TiC长大等阶段.

用直流磁控反应溅射合金靶制备了ZnO薄膜, 研究了衬底温度和退火温度对薄膜的结构及电学和光学性能的影响. 衬底温度升高能改善薄膜的电学特性, 其原因是薄膜晶粒尺寸的增大.温度升高导致薄膜基本光学吸收边向短波移动,但对高透射区(450-850nm)的透射率影响不大.

利用溶胶--凝胶方法,在铸型内表面玻璃涂层上制备SiO2晶态和非晶态薄膜涂层,将深过冷的Cu70Ni30合金熔体浇入两种涂层铸型中,分别获得90K和198K的过冷度.提出了用重合密度和重合原子中心偏离度分析涂层结构对合金熔体形核惰性影响的模型.用BCT模型分析过冷熔体凝固过程中枝晶生长与过冷度的关系, 结果表明,80K为临界过冷度, ΔT<80K时, 枝晶生长受成分过冷控制; ΔT>80K时, 受热过冷控制. 在深过冷范围内,凝固组织为细密挺直枝晶.

使用X射线衍射、电子显微镜及光学--电视动态观察等手段研究了在介观尺度上的塑性形变对半晶聚乙烯的结构和性能的影响,解释了半晶聚乙烯的形变与断裂机制. 结果表明, 随形变的增大,结晶相的含量和晶区取向度增高.半晶聚乙烯的结构特点使其从塑性形变一开始就形成介观结构,介观结构的运动与变化直接影响其形变乃至断裂.

利用完全抑制网络结构(FCN)模拟计算氢化非晶碳(a--C:H)膜的组成. 形成致密a--C:H膜的条件是H、sp2C和sp3C应在其三元相图中的一个三角形区域内. 实验数据表明,模拟结果与实验结果吻合得很好. 在a--C:H中存在氢、四面体碳、乙烯、苯环和双苯等结构, 它们的相对含量在三角形区域内变化. 该理论模拟对薄膜光学间隙的实验分析给出了很好的解释.

首次在多孔硅(PS)的表面镀纳米二氧化钛(TiO2)薄膜,表面光电压谱(SPS)测试表明: 镀膜后多孔硅的光电压信号增强约2-3个数量级,其原因可能是双异质结构TiO2/PS/p--Si能有效地吸收近红外一直到紫外光, 并且近本征的多孔硅自建电场增大, 使光生电子-空穴对能有效地分离; PS/p--Si之间的势垒差产生的阻止少子向电极扩散的背向电场,也能有效地增强光生电压.