以直流电弧等离子体法制备(Fe, Ni)的纳米粒子为前驱体, 分别在350^oC、400^oC和450^oC的氨气气氛中, 通过热氨解反应合成(Fe, Ni)4N包覆(Fe, Ni)纳米复合粒子。应用XRD, TEM, VSM, 微波矢量网络分析仪对纳米粒子相成分、形貌、磁性和电磁参数进行了分析。结果表明, 形成了(Fe, Ni)4N包覆(Fe, Ni)纳米复合粒子。与前驱体粉体相比, 纳米复合粒子的多重极化提高了复介电常数, 且表现出明显的介电共振行为; 而复磁导率呈现相似的变化规律, 在8.0 GHz处出现了自然共振峰。利用电磁参数模拟微波吸收特性得出, 氮化处理后复合粒子在3.6--7.8 GHz和2.0--6.4 GHz频率范围内具有良好的吸波性能(反射损耗R<-10 dB), 最小反射损耗分别为-53.5 dB, -34.5 dB, 可作为低频吸波剂。

在680和850℃下对DD3镍基单晶合金进行多轴非比例加载低周疲劳试验, 结果表明等效应变范围Δεe、试验温度、等效应力范围Δσe对单晶合金的低周疲劳寿命有显著影响。基于能量耗散理论, 引入参量k表征多轴非比例加载对疲劳寿命的影响, 构造循环塑性应变能作为损伤参量, 建立镍基单晶合金低周疲劳寿命预测模型。参量k与循环寿命之间呈幂函数关系。根据镍基单晶合金的微观尺度结构特征, 建立γ/γ'双相单胞有限元模型, 进行多轴非比例循环加载应力应变数值模拟。根据宏观有限元模型和γ/γ'双相单胞微观有限元模型的计算结果, 以及镍基单晶合金680和850℃低周疲劳试验数据, 对疲劳寿命模型进行多元线性回归分析, 结果表明微观单胞有限元模型的分析精度比宏观有限元模型显著提高,两种温度下的试验数据分别落在1.6倍和2.0倍偏差分布带内。

以水合氯化铁和正硅酸乙酯为前驱物, 通过溶胶--凝胶法制备不同SiO2含量的氧化铁基Fe2O3--SiO2二元复合凝胶, 利用冷冻干燥法对凝胶进行干燥得到复合干凝胶。分别采用BET、IR和SEM对复合凝胶的比表面积、孔结构、红外吸收峰和表面形貌进行分析。结果表明, 复合凝胶的比表面积和孔体积随着SiO2含量的增加而增加, 同时SiO2的引入改变了Fe2O3凝胶的骨架结构, 使得Fe2O3凝胶中部分Fe--O--Fe键与Si原子形成一定数量的Fe--O--Si键, 形成了以Fe2O3为主要基体的Fe2O3-SiO2复合凝胶。SiO2的引入有效提高了复合凝胶的比表面积, 改善了凝胶的孔结构, 为制备二元复合凝胶为骨架的高能纳米铝热剂奠定基础。

研究了铁素体不锈钢在低温轧制过程中织构演变及γ纤维再结晶织构的形成机制。结果表明: 1.冷轧退火板厚度方向各层织构特征存在显著差异, 这主要是由于低温轧制过程中沿板厚方向不同应变状态导致的热轧织构梯度的遗传; 2.热轧及退火后, 表层织构以剪切织构组分为主, 冷轧后得到主要组分集中在{112}<110>和{111}<110>的冷轧织构。因此, 冷轧退火后形成不均匀的γ再结晶纤维织构。3.热轧及退火后, 半厚度层及中心层织构以γ纤维织构为主,冷轧后得到与α纤维织构强度相近且主要组分集中在{111}<112>的γ纤维织构。因此, 冷轧退火后形成均匀的γ再结晶纤维织构。

研究了140 μm的Ta--7.5%W合金箔材在冷轧变形前后的织构和微观组织, 结果表明: 冷轧态和退火态的Ta--7.5%W合金箔材中主要形成了{001}<110>、{113}<110>、{112}<110>、{111}<110>四种织构组分; 在冷轧的Ta--7.5%W合金箔材中, 合金的{100}<110>取向和{113}<110>取向的晶粒中都形成了位错胞结构, 且在{100}<110>方向上主要为大的等轴状位错胞结构, 位错胞的平均大小在500 nm左右, 而在{111}<110>取向形成了微带组织, 这些微带互相平行, 微带之间的平均间距在200 nm左右; 微带主要由GNBs(geometrically necessary boundaries, 几何必须位错界面)和IDBs(incidental dislocation boundaries, 附生位错界面)两种位错界面结构组成, GNBs中含有一组相互平行的高密度位错, 位错之间的间距在5 nm左右。

基于金属磨损试验以及得出的摩擦系数和磨损形貌的变化规律, 用轮廓算术平均偏差Ra、均方差σ、统计分布参数、偏态系数Rsk和峰态系数Rku等可用于分析摩擦副磨损表面特性的典型表面粗糙度表征参数, 定量分析了磨损过程中表面粗糙度的变化规律。结果表明, 磨损稳定后,  Ra和σ逐渐降低, 磨损表面凸峰是钝峰, 轮廓高度分布越来越符合正态分布且数据分布越来越集中。

针对Fe3O4尺寸均匀性及粒径可控性难题, 采用反向共沉淀法制备了磁性纳米Fe3O4。应用透射电子显微镜(TEM)、X射线衍射仪(XRD)和振动式样品磁强计(VSM)对合成的磁性纳米Fe3O4的形貌、结构、粒径及磁性能进行了表征。结果表明: 反向共沉淀法合成的样品近似球形, 物相分析为尖晶石结构的Fe3O4; 与正向共沉淀法相比, 该方法合成的粒子粒径小, 且粒径分布均匀; 反向法合成的样品室温下无剩磁和矫顽力, 具有超顺磁性；纳米粒子随反应温度升高, 粒径尺寸增大; 随反应溶液pH值增大, 粒径尺寸减小。

采用含异丙醇(IPA)的TMAH溶液腐蚀经Si3N4掩膜形成10 μm×10 μm窗口的单晶硅片。在硅片表面得到了内壁光滑的倒金字塔V型口阵列。研究发现: 与纯TMAH对硅的各向异性腐蚀特性相比, 添加IPA使TMAH溶液对硅各个晶面的腐蚀速率减小, 致使含IPA的TMAH溶液对硅的腐蚀速率和各向异性因子比在纯TMAH中要小。通常认为, 腐蚀形成的倒金字塔结构侧壁晶面为(111)面, 但本研究表明, 由各向异性腐蚀形成倒金字塔的侧壁晶面随腐蚀时间发生了一系列转化。在腐蚀开始时, 倒金字塔侧面由(567)面逐渐向(111)面转化; 继续腐蚀时, 腐蚀面偏离(111)面, 向(443)面转化。

采用等通道转角挤压(ECAP)工艺在573 K温度下以Bc、A和C三种工艺路径对双相Mg--10.73Li--4.49Al--0.52Y镁锂合金分别进行1--4道次挤压变形, 利用光学显微镜、
扫描电镜和X射线衍射等研究变形后合金组织。结果表明, 三种路径ECAP变形后, α相和β相晶粒均得到显著拉长和细化；4道次变形后, 路径A获得片状晶粒, 路径C获得等轴晶, 而路径Bc获得等轴状和条状相间的组织。室温拉伸实验表明, Bc路径4道次后获得良好的综合力学性能, 其中延伸率达70%。β相{110}晶面织构显示, 随着变形道次增加, 三种路径的织构变化存在差异, 但均出现织构软化现象, 对应的抗拉强度也随之降低, 此时织构软化作用大于晶粒细化作用。

以六方BN(hBN)、NiCl2和NaCO3为原料, 采用沉淀法制备镀镍hBN粉末, 并采用粉末冶金法制备Ni--20Cr/hBN自润滑复合材料。研究了镀镍hBN粉末对Ni--20Cr/hBN复合材料密度、孔隙率、硬度、抗弯强度以及摩擦磨损性能的影响。结果表明: 固体润滑剂hBN表面镀Ni可提高Ni--20Cr/hBN复合材料的致密度和力学性能。其密度由5.43 g/cm3提高至5.68 g/cm3, 孔隙率由22.13%降低至18.55%, 抗弯强度由70.48 MPa提高至99.42 MPa, 硬度由18.82 HB提高至21.02 HB。采用镀镍hBN粉末制备的Ni--20Cr/hBN复合材料具有宽温带减摩性, 在常温和600℃下测试时, 摩擦系数变化不明显, 而在600℃时磨损率由462.18 mg/min降低至204.4 mg/min。

采用高温熔融法制备了Mn掺杂P2O5--ZnO--ZnSO4--Na2O硫磷酸盐玻璃, 研究了不同SO42-含量下玻璃结构的变化以及Mn离子的发光性能。结果表明: 在409 nm光激发下, Mn离子掺杂硫磷酸盐玻璃可产生500 nm到750 nm的宽带发射, SO42-的引入改变了Mn2+周围的配位场, 使Mn2+发光强度和发光峰半高宽增加。

采用溶胶--凝胶法合成了S2O82-/Al--Zn--Ce--O固体酸催化剂, 借助IR、XRD、TG/DSC和SEM对其结构和性能等进行了表征与分析, 研究了Ce的加入对催化合成乙酸正丁酯的催化活性和重复使用稳定性的影响。结果表明, 与S2O82-/Al--Zn--O固体酸相比, S2O82-/Al--Zn--Ce--O固体酸表现出更好的重复使用稳定性, 其重复使用5次后, 酯化率仍保持在94%以上, 而S2O2-8/Al--Zn--O固体酸重复使用4次后, 酯化率降低至61%。Ce的添加提高了固体酸的抗硫流失能力和抗聚集能力, 使其重复使用的稳定性提高。

研究了不同含量Sb对AM50--Y镁合金的显微组织及在NaCl溶液腐蚀介质中腐蚀性能的影响。结果表明, 加入Sb后, Sb优先与Y形成YSb相。随着Sb含量的增加, 块状Al2Y相数量减少、尺寸变短, YSb相数量增多, 当Sb含量增至1%, YSb相聚集长大粗化。合金腐蚀速率和腐蚀电流密度随含Sb量的增大而增大, 而氧化膜电阻和双电层电容减小, 合金耐蚀性能明显下降; 当Sb含量为1%时, 合金耐蚀性最差, 腐蚀速率高达2.65 mg ? cm-2 ? d-1, 比未添加Sb合金增加了近2倍。

通过改变水热反应中的原料---磷源, 制备了不同尺寸大小的LaPO4:Eu3+纳米荧光粉。XRD分析表明, 所有的水热反应产物均可归属为单斜晶系。水热产物再经900℃的热处理后, aPO4:Eu3+荧光粉晶粒尺寸变大, 同时结晶度提高。通过对比不同尺寸的LaPO4:Eu3+荧光粉在紫外和真空紫外激发两种模式下的发光强度, 为晶粒大小在紫外和真空紫外激发两种不同的激发模式下对荧光粉发光强度的影响完全不同。

采用聚氨酯泡沫为原始骨架, 用高频感应加热反应熔渗制备TiC/Ti3SiC2泡沫陶瓷, 研究了在制备过程中不同阶段泡沫体的Ti含量对其相组成、微区化学成分、显微组织以及抗压缩性能的影响。结果表明, 随着泡沫体中Ti含量的增加, 在其骨架中相继生成TiC、Ti3SiC2及少量的Ti5Si3, 骨架的致密度提高, 泡沫材料的表观抗压强度增大。最终制得的TiC/Ti3SiC2泡沫陶瓷具有三维连通网络结构, 其平均表观抗压强度为19.4 MPa。

研究掺入少量的碱金属离子Na+、K+后, 50SiO2--30PbO--20PbF2--0.8ErF3玻璃及玻璃陶瓷的热稳定性质和光谱性质。应用Judd--Ofelt理论和吸收光谱计算了Er3+
离子的J--O参数Ωλ(λ=2、4、6)。上转换光谱分析表明: 在520、545和650 nm处有较强的绿光和红光发射, 在412 nm处有微弱的紫光发射, 分别对应2H11/2→4I15/2, 4S3/2→4I15/2, 4F9/2→4I15/2, 2H9/2→4I15/2的跃迁。碱金属离子K+、Na+的加入均有利于掺Er3+硅酸盐玻璃和玻璃陶瓷的上转换发光增强, 添加Na+的样品尤其明显。XRD、吸收光谱以及上转换荧光光谱结果表明, 掺入Na+离子后, 在50SiO2--30PbO--20PbF2--0.8ErF3--0.5NaF中有部分Er3+:β--PbF2微晶。

在传统有机泡沫浸渍工艺的基础上, 考虑浸渍浆体的颗粒级配, 以Stovall公式为基础, 建立了颗粒级配理论模型, 得到了颗粒级配系数(δ)与多孔预制体堆积密度间关系式, 推导出理论上最佳的颗粒级配系数为4。实验选取不同D50(中位粒径)和不同δ组份二氧化硅粉末制备了多孔陶瓷样品, 对样品的物理、化学性能进行研究并将实验结果与通过理论模型推导出的结果进行验证对比。结果表明: 采用颗粒级配系数为4左右时制备的多孔陶瓷孔隙结构、骨架表面颗粒结合性能达到最佳, 与通过模型推导得到的最佳颗粒级配系数4具有很好的吻合性。

采用球磨法制备了不同浓度Cr2O3掺杂的Al2O3粉体, 并在700℃、1200℃空气中退火2 h。1200℃退火后样品, 除掺杂浓度为1.6%的样品中出现少量γ--Al2O3相外,
其余样品相均为纯α--Al2O3。样品晶格常数随着Cr3+离子浓度的增加而增加。采用波长为579 nm的激发光源对样品进行荧光光谱检测发现所有样品在469--492 nm波段, 均出现F+心所引起的缺陷发光峰。1200℃退火的所有样品都出现一个由Cr3+离子中电子由2A能级到4A2能级跃迁引起的在694 nm的强烈发光带, 掺杂浓度为0.3%时发光强度最高。当掺杂浓度高于0.3%时, 样品中Cr3+未能完全替代Al2O3中的Al3+离子, 出现耦合, 产生浓度猝灭现象, 导致该波长发光强度减弱。对比而言, 700℃退火样品仅掺杂浓度为0.3%时出现694 nm的发光, 且强度较低。