用反相悬浮聚合法制备凹凸棒粘土/聚丙烯酸复合材料, 研究了凹凸棒含量、中和度和交联剂含量对其形貌、结构和吸放湿性能的影响。结果表明, 凹凸棒粘土/聚丙烯酸材料的表面疏松多孔；随着凹凸棒含量的增加, 在聚丙烯酸吸湿组分减少和材料疏松程度增大的综合作用下复合材料的吸放湿率先提高后降低； 随着溶液中和度的提高, 丙烯酸中的--COOH转化为亲水性更高的--COONa, 使材料的吸湿率显著提高, 但放湿率略有降低; 凹凸棒粘土/聚丙烯酸复合材料的最佳组分为凹凸棒含量10%、溶液中和度60\%--80\%、交联剂含量0.10%--0.50%。

采用LMC高梯度定向凝固和微观分析方法, 研究了不同凝固速率下IN718合金的凝固组织和偏析行为。结果表明, 随着凝固速率的提高, 凝固界面由胞晶转为枝晶; 一次胞/枝晶间距在凝固速率为20 μm/s 时提高到最大值257 μm, 随后逐渐降低, 二次枝晶间距明显细化, 溶质分配比也随凝固速率的增加而减小。同时, 凝固速率增加使糊状区枝晶骨架的渗透性减小, 增大了对液体流动的阻碍作用。

采用纳米压痕技术研究了不同龄期水泥硬化浆体中水化硅酸钙(C--S--H)凝胶的微观弹塑性和徐变特性。结果表明, 随着龄期的增长, C--S--H凝胶在相同荷载作用下的弹性能逐渐减小, 并趋于稳定值, 且低密度C--S--H凝胶的弹性能均高于同龄期的高密度C--S--H凝胶。对于相同的荷载和持荷时间, 高密度C--S--H凝胶的徐变显著低于同龄期低密度C--S--H凝胶。应用纳米压痕技术从微观层面测定了两种密度C--S--H凝胶的变形性能的差异, 揭示了C--S--H凝胶的弹性能和徐变与凝胶的折合弹性模量呈反比关系。

原位观察交变电流作用下纳米晶铜互连线的表面损伤形貌演化过程, 重点研究了交变热--机械载荷作用下硅基铜互连线的电致热疲劳性能。结果表明, 铜互连线电致热疲劳寿命随着电流密度的增加而减小；载流铜互连线表现出新的变形方式, 具有独特的电致热疲劳行为特征。在低电流密度(j<10 MA/cm²)条件下, 在电致热疲劳中应力控制的晶粒挤出损伤机制起主导作用； 而在高电流密度(j>10 MA/cm²)条件下, 交变电流产生的焦耳热效应起主导作用。

结合Sn--3.5Ag和Sn--3.0Ag--0.5Cu两种无铅钎料研究了镀镍浸金层(Electroless Nickel Immersion Gold, ENIG)表面层对焊点界面反应以及力学性能的影响。结果表明, 钎焊后在Sn--3.5Ag/ENIG/Cu界面主要生成(Ni_yCu_1-y)₃Sn₄,在Sn--3.0Ag--0.5Cu/ENIG/Cu界面主要生成(Cu_xNi_1-x)₆Sn₅。在Sn基钎料/ENIG(Ni)/Cu界面处生成金属间化合物的种类及形貌由焊点中Cu原子含量决定。在时效过程中, ENIG表面层中Ni层有效抑制了焊点界面处金属间化合物的生长,减缓了焊点剪切性能的下降。在钎焊过程中ENIG表面层中的Au层不参与界面反应而是进入钎料基体与Sn反应, 但是在时效过程中Au原子向界面迁移并造成焊点界面金属间化合物成分和焊点剪切强度的明显变化。

建立三个Cr掺杂TiO₂模型并计算了其电子结构。根据这些模型得到了相似的计算结果：掺杂Cr在TiO₂的禁带中引入带宽约为1.0 eV的中间能级，使其具有可见光响应特性。但是过多的Cr会成为光生电子--空穴对的复合中心，使掺杂TiO₂的光催化性能下降。在此基础上采用水热法制备了具有不同名义Cr掺杂浓度的纳米TiO₂粉体。结果表明，所制备的Cr掺杂纳米TiO₂均为锐钛矿型，比表面积为178--221 m² /g，平均粒径为9 nm左右且粒径分布范围窄。Cr原子替代Ti原子进入了TiO₂晶格，不同名义Cr掺杂浓度样品均出现了对可见光的吸收。当原料中的Cr/Ti原子比为2%时Cr掺杂纳米TiO₂粉体具有最好的光催化性能，验证了理论计算结果。

用元素分析、X射线衍射和拉曼光谱等手段对不同结构成分的石墨纤维进行表征, 研究了石墨结构与纤维中氮的关系。结果表明：在高温石墨化过程中, 随着氮的减少, 石墨微晶堆叠厚度和宽度不断增大, 纤维的晶区取向度和石墨化度提高。 氮含量大于0.08%时, 石墨片层中有氮原子的位置会扭曲变形, 不利于石墨微晶的生长, 石墨微晶大小、晶区取向度及石墨化度增长比较缓慢； 当氮元素含量小于0.08%时, 由氮引起的石墨片层缺陷很少, 石墨微晶大小、晶区取向度及石墨化度的增长速率随氮的减少而大幅度提高。脱除氮原子虽然不能引起石墨片层的生长, 但是含氮石墨片层生长的控制步骤。

采用机械合金化和放电等离子烧结方法制备高性能AgPbSbTe热电材料, 研究了制备工艺对材料热电性能的影响。结果表明, 材料的物相组成和热电性能都受到机械合金化时间的影响; 适当地控制放电等离子烧结工艺可以抑制晶粒长大, 增加晶界散射, 降低热导率。实验中得到AgPbSbTe热电材料的最大功率因子为18 μW/K²cm, 最小热导率为1.1 W/m K。机械合金化(球磨4 h、转速350 r/m)并在673 K放电等离子烧结5 min, 得到AgPbSbTe材料的最大热电优值ZT为1.2(700 K)。

采用化学共沉淀法制备球形前驱体Ni _0.7 Co _0.15 Mn _0.15 (OH) ₂, 将其与LiOH ?  H₂O充分混合后高温烧结制备出锂离子电池正极材料球形LiNi _0.7 Co _0.15 Mn _0.15 O ₂, 用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、热重--差热分析(TG/DSC)以及恒电流充放电测试对样品进行表征, 研究了烧结温度对产物的形貌和电化学性能的影响。结果表明, 在750℃合成的LiNi _0.7 Co _0.15 Mn _0.15 O ₂物相单一无杂相, 具有标准的α--NaFeO₂晶型, 为层状嵌锂复合氧化物。SEM测试显示, 产物为球形且球形度较好, 颗粒粒度均一, 分布较窄, 平均粒径在10 μm左右。在3.0--4.3 V、0.2C充放电条件下, 25℃其初始放电容量高达185.2 mA ? h/g, 30轮循环后容量保持率达到98.32%。可见球形LiNi _0.7 Co _0.15 Mn _0.15 O ₂显示了较高的首轮放电容量以及良好的循环性能, 表现出较好的电化学性能。

研究了Ti--2Al--2.5Zr合金的高温(673K)低周疲行为, 结果表明: Ti--2Al--2.5Zr合金的循环变形表现出初始硬化、随后软化和最后二次硬化的特征。在高温和较高应变幅((ε_t/2)>$1.0\%)条件下, 材料的疲劳寿命高于室温下的疲劳寿命。随着应变幅的提高, 高温673 K材料疲劳变形后形成的位错组态由位错墙逐渐演变成成熟的位错胞。多系滑移开动和塑性变形均匀性增强是高温Ti--2Al--2.5Zr合金疲劳寿命提高的原因。

对热变形AZ31镁合金的显微组织、晶粒尺寸分布、平均晶粒尺寸、再结晶晶粒数目以及变形织构随退火时间的变化进行了定量分析, 研究了不同热变形量AZ31镁合金在503 K的等温退火行为。结果表明: 热变形AZ31镁合金的细晶组分随着退火时间的延长不断降低, 退火过程按退火温度可分为孕育、再结晶急速长大和晶粒正常长大三个阶段, 且各阶段的其长短几乎不受变形程度的影响。 变形形成的微观织构在整个退火过程中几乎没有变化, 说明热变形镁合金在退火过程中没有新核形成, 即为连续静态再结晶。

对低碳钢在Ae₃以上进行了单道次快速大形变量变形, 测定了材料在高温变形前后的室温拉伸曲线并观察其断口形貌。对结果的分析表明, 低碳钢在Ae₃以上的温度发生形变诱导铁素体相变, 是形成超细晶粒(3 μm左右)的主要原因。应变速率大于0.1 s^-1时, 可诱导形成铁素体晶粒, 且随着应变速率的提高铁素体分数增加而晶粒尺寸减小; 当应变速率大于10 s^-1时铁素体分数达到饱和, 晶粒尺寸的变化不大。与先共析铁素体相比, 形变诱导铁素体的强度和硬度大大提高, 低碳钢Q235的屈服强度由250 MPa左右提高到510 MPa, 抗拉强度则达到615 MPa, 而形变诱导铁素体的塑性有所降低, 但仍保持较高的水平。

以硅胶(SiO₂) 和聚苯乙烯--丙烯酸(PSA)为原料制备SiO₂/PSA核壳结构型复合粒子。在相转化法制备聚合物薄膜的基础上, 为避免粒子团聚提出以蒸汽方式代替传统的液滴方式, 将非溶剂缓慢而均匀地加入SiO₂与PSA溶液的混合物中。采用红外光谱、扫描电子显微镜、激光粒度分析仪、热重分析、压汞仪和氮气吸附/脱附等方法对粒子的化学组成、形貌、粒径分布以及多孔结构特性作了分析和表征。结果表明, SiO₂/PSA复合粒子具有核壳结构, 颗粒的分散性较好, PSA利用率几乎达到100%。聚合物溶液的浓度直接影响核壳粒子的表面形貌。与纯硅胶颗粒相比, 由于致密的PSA膜覆盖在多孔硅胶上, SiO₂/PSA核壳复合粒子的孔隙率、比表面积、孔体积和平均孔径都大幅下降。

考察试验条件对Li--B合金拉伸强度的影响, 研究了Li--B合金锭内部的均匀性。结果表明, 拉伸方向、试验温度和试样轧制厚度对合金的拉伸强度有显著的影响, 强度的最大变化率可达36%; 轧制后合金中LiB化合物纤维的织构对强度有显著的影响, 合金21℃时的平均拉伸强度为24.5 MPa。合金锭心部的强度比边缘的高, 下部的比上部的高; 而边缘的密度大于中心的, 底部的大于上部的; 出现这些结果的原因是, 在合金的制备过程中重力和离心力的共同作用使B粉的粗、细颗粒分布不均匀。

烧结膨胀特性是元素粉末反应合成Ti--Al合金多孔材料的重要特征, 与其孔结构性能密切相关。本文在其它制备参数一定的条件下, 从普通反应合成和约束烧结二个过程分别论述Ti--Al合金多孔材料的膨胀行为及其规律。结果表明: Ti/Al元素的溶解度和扩散速率的差异导致Kirkendall孔隙的产生, 引起了坯体体积的大幅度膨胀。在Al的第一阶段偏扩散过程中, Ti--Al烧结坯发生了高达60\%以上的大幅度体积膨胀行为, 同时坯体的开孔隙度接近40\%; 在Al的第二阶段偏扩散过程中, Ti/Al烧结坯的体积膨胀量为1\%--3\%, 同时坯体的开孔隙度达到47%左右。而在约束烧结过程中, Ti--Al合金多孔材料的前期膨胀行为表现出严格的直线变化规律; 在烧结后期, Ti--Al合金多孔材料表现出体积略为收缩的行为。

用化学镀方法制备了离子聚合物金属复合材料, 用扫描电镜观测其形貌以探讨制备过程中Pt金属的形成方式；用能谱仪研究了金属Pt在材料中的分布；用动态热机械分析仪(DMA)测试了材料的部分动态力学性能。以Kerner模型为基础建立了材料的动态力学性能模型, 并将模型计算结果与实验结果对比, 验证了该模型的可行性。

用化学气相渗透(CVI)方法在准三维针刺炭毡中沉积连续分布的TaC基体, 制备出炭纤维增强TaC陶瓷基体C_f/TaC复合材料, 研究了材料的力学性能和在1200--1600℃的氧化行为。结果表明, 用CVI法可制备密度为5.12 g/cm³的C_f/TaC复合材料, TaC陶瓷基体由相互平行的细纤维状晶体组成; 与C/C材料相比, 该复合材料的抗弯强度略低, 但表现出较好的延展性断裂行为; 在高温氧化过程中, C_f/TaC复合材料主要受气体在氧化层连通孔隙网络结构中的扩散和TaC/Ta₂O₅界面处的反应所控制。

以四氯化钛为反应前驱体, 用低温水热法制备纯金红石相纳米TiO₂, 研究了反应温度和反应时间对TiO₂微结构和形貌的影响。X--射线衍射分析表明, 所有产物均为纯金红石型纳米TiO₂, 晶粒尺寸范围4.0----11.5 nm。 红外光谱和热重分析表明, 产物TiO₂存在表面羟基和表面水。TEM分析表明, 反应温度为60--80℃的TiO₂样品呈梭形, 且彼此聚集呈束状, 但反应温度高于120℃时呈粒状, 且粒径增加。随着反应时间(4--40 h)的延长, TiO₂呈棒状、梭状及颗粒状。

以稀土氧化物、硝酸铝和硼酸为原料, 用高温球磨法制备红色荧光粉YAl₃(BO₃)₄:Eu³⁺, 研究其结构、形貌和发光性能。结果表明, 在700℃高温球磨制备YAl₃(BO₃)₄:Eu³⁺荧光粉, 煅烧温度比硝酸盐分解法降低200℃, 比高温固相法降低500℃; 制备出的荧光粉粒度分布均匀, 晶粒近似呈球状, 尺寸为纳米级; 在394 nm的紫外光激发下YAl₃(BO₃)₄:Eu³⁺荧光粉具有较好的发光性能, 发射光以波长为618 nm的红光(Eu ³⁺离子⁵D_0→ ⁷F₂ 跃迁)为主; Eu ³⁺的最佳掺杂量为15%。

将两种Mo含量不同的Nb--Mo--V微合金钢在1200℃固溶0.5 h后淬火, 然后在450--650℃间不同温度回火4h, 研究Mo含量对其在回火过程中组织变化和碳化物形成的影响。结果表明：低Mo含量微合金钢样品的硬度峰值出现在550℃回火, 高Mo含量的出现在600℃回火；在650℃回火后, 高Mo含量样品中碳化物颗粒尺寸比低Mo含量的小。其原因是, Mo偏聚在碳化物外层抑制了Nb、V从铁素体基体扩散进入碳化物, 并降低了基体中C和合金元素向碳化物扩散的速率, 从而抑制了碳化物颗粒长大。