在不同脉冲电流条件下对模具钢P20进行电火花成形加工, 研究了脉冲电流对试样表层的微观组织结构的影响, 以及微观组织结构对表面性能的影响。结果表明, 电火花成形加工后试样的表面分为烧蚀层、熔化凝固层和热影响层。随着脉冲电流的增大, 熔化凝固层和热影响层的厚度增大; 在加工过程中元素的扩散和迁移使熔化凝固层外侧碳元素和氧元素的浓度较高。电火花成形加工过程相当于热处理过程, 从熔化凝固层到热影响层、基体, 显微硬度快速降低。有限元模拟计算表明, 在熔化凝固层内的垂直与界面微裂纹主要是加工放热过程中的残余应力引起的。

采用末端淬火实验、剥落腐蚀实验结合扫描和透射电镜分析, 研究了7085铝合金剥落腐蚀的淬火敏感性。结果表明: 7085铝合金的耐剥落腐蚀性能随淬火速率的降低而下降, 腐蚀等级由EA级变为EB级, 最大腐蚀深度从135 μm增加至315 μm, 腐蚀深度与淬火速率的对数呈线性关系。淬火速率降低导致晶界析出相尺寸增加、无沉淀析出带宽化和在亚晶处也有η相析出, 是造成剥落腐蚀淬火敏感性的主要原因。

以一种硅和碳量分别为1.5%和0.32%的含硅型高铬马氏体耐热钢为对象, 研究了正火温度对其组织和力学性能的影响。结果表明, 实验钢中的大量碳化物在980℃以上正火时溶解, 热膨胀曲线上发生额外膨胀现象, 回火后沿板条界析出杆状和粒状两种形态碳化物; 在1030-1100℃正火并回火后沿晶界析出的含硅Cr₂₃C₆碳化物易粗化, 呈链状分布于晶界; 正火温度低于1030℃时拉伸强度随着温度的提高而提高, 在更高温度下正火基本保持不变; 随着正火温度的提高, 冲击韧性总体呈降低趋势, 分布在晶界的大尺寸链状含硅碳化物弱化晶界是冲击韧性快速降低的主要原因。

研究了发动机缸体用灰铸铁材料在室温、150℃和250℃下的低周疲劳行为。根据对拉伸应力-应变、循环应力-应变和应变-疲劳寿命数据的分析, 给出了疲劳参数。结果表明: 在高温下灰铸铁的弹性模量、强度降低, 延伸率增大; 循环应力响应表明, 在较小的应变幅下经历初期循环硬化、循环软化、断裂, 而在高温和较大应变幅下几乎没有硬化阶段, 循环软化至断裂; 其室温疲劳寿命最长, 150℃最短, 250℃居中。微观分析结果表明: 疲劳裂纹萌生于片状石墨尖端、夹杂物及孔洞处, 沿石墨扩展, 夹杂物导致分支裂纹及裂纹偏转, 延缓裂纹的扩展; 灰铸铁的疲劳断裂方式为沿晶和准解理断裂的复合机制, 存在扇形解理面和二次裂纹, 解理台阶上观察到疲劳条带和韧窝。

以聚芴为主链, 通过Suzuki偶联反应合成了一类新型侧链含环金属铱配合物的芴-咔唑有机磷光聚合物PFCzIrpiq, 通过凝胶渗透色谱仪测定其分子量, 通过核磁共振氢谱表征化学结构, 研究了聚合物的光电性能。以该聚合物为发光层制备结构为ITO/PEDOT: PSS (50 nm)/PFCzIrpiq (45 nm)/LiF(0.5 nm)/Al (150 nm)的器件, 测试了器件的电致发光性能。结果表明, 在聚合物单体中铱配合物单元摩尔投料比对聚合物的发光颜色影响较大: 当铱配合物单元摩尔投料比为1%时聚合物器件的色坐标为(0.22, 0.22), 位于蓝光区域; 当增大到5%时聚合物器件色坐标为(0.65, 0.35), 位于红光区域; 随着铱配合物单元摩尔投料比的增大, 器件的启亮电压变化较小, 而器件的电流密度逐渐减小, 器件的最大发光亮度逐渐增大。当铱配合物单元摩尔投料比为5%时, 器件的最大发光亮度为48 cd/m²。

采用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、原子力显微镜(AFM)以及力学性能测试等方法对500-1350℃碳化纤维进行表征, 研究了碳化温度对纤维结构缺陷和力学性能的影响。结果表明: 在500-900℃低温阶段其强度和模量都随着碳化温度的升高呈增加趋势, 但二者的增长速率在700℃前后是不同的。应力-应变曲线表明, 低于700℃出现应力急剧下降的“之”字形拐点, 没有明显屈服; 700℃之后先出现屈服, 后产生拐点。在1350℃高温阶段, 纤维的断裂呈现出典型的脆性材料特征。在500-1350℃, 碳化纤维的断裂主要取决于其表面缺陷。700℃和1350℃两种纤维表面都存在沿纤维轴方向的细长裂纹, 700℃碳化纤维中的细长裂纹直径约为2 nm, 长度从几十纳米到几百纳米, 1350℃碳化纤维中的细长裂纹直径约为1 nm, 长度在50-190 nm。这些细小的裂纹, 可能是导致纤维断裂的主要原因。

以用高能球磨方法制备的陶瓷粉体为原料, 采用无压烧结技术制备了致密的TiB₂-TiC复相陶瓷。结果表明, 机械合金化过程对于控制TiB₂-TiC复相陶瓷的显微结构和相组成有重要的影响, 而且能促进TiB₂和TiC两相间连续界面的形成; 球磨48 h的粉体在1800℃烧结2 h后, 可制备出相对密度为98.4%、抗弯强度为487 MPa、硬度值(HRA)为94.7、断裂韧性为5.83 MPam^1/2的TiB₂-TiC复相陶瓷。

将不同体积分数的定向碳纳米管(A-MWNT)通过溶液共混的方法填充到天然橡胶中, 经过室温交联硫化, 得到A-MWNT填充的天然橡胶复合材料。对比普通非定向碳纳米管(MWNT), 观察了A-MWNT在天然橡胶基体中的分散情况, 研究了A-MWNT对橡胶复合材料玻璃化转变温度(T_g)、高温交联放热和导热性能的影响, 并进行了机理分析。研究表明: A-MWNT在与天然橡胶溶液共混过程中经超声波振荡和搅拌后会被部分打乱。但是在微区单元内是定向的, 在整体上呈非定向。随着A-MWNT填充量的增加, T_g逐渐下降后又有回升之势, 高温交联固化放热逐渐增大, 复合材料的导热率较之同条件下MWNT填充的复合材料的导热率大, 且增长速度较快, 在填充分数为10%时, 导热率跃增到0.735 W/(mK), 增加了222.4%。

针对异种组配连续驱动摩擦焊, 通过引入热量分配系数得到了焊接稳态阶段粘塑性区平均温度的解析模型, 利用此解析模型计算了TC4/TC17和TC11/TC17两种异种钛合金组配在恒定焊接转速、变轴向压力和恒定轴向压力、变焊接转速下的焊接稳态阶段粘塑性区平均温度, 并将计算结果与用红外热成像仪记录的实际温度进行了对比。结果表明: 当焊接转速一定时, 平均温度随着轴向压力的增加而下降; 当轴向压力一定时, 平均温度随着焊接转速的增大而上升; 当焊接参数一定时, 异种组配TC17侧的稳态阶段粘塑性区平均温度均低于TC4或TC11侧。在实验所处范围内平均温度的计算值和实测值吻合良好, 其偏差均不超过7%, 表明本文提出的解析模型是可靠的。

以聚乙烯亚胺(PEI)为添加剂, 在聚乙二醇(PEG)中高温热分解乙酰丙酮铁(Fe(acac)₃), 合成了超顺磁性氧化铁(SPIO)纳米粒子。采用X射线粉末衍射仪(XRD)、透射电子显微镜(TEM)、高分辨透射电镜(HRTEM)、超导量子干涉仪(SQUID)、热重分析仪(TGA)、傅里叶变换红外光谱仪(FT-IR)、纳米粒度与Zeta电位分析仪及小动物7T磁共振扫描仪对样品进行表征。结果表明, 高温热分解法合成的粒子近似等轴晶形, 当反应温度由180℃升高到260℃, 粒径由(5.2 ± 1.0) nm增加到(10 ± 1.7) nm, 并且结晶度增高, 在室温下具有超顺磁性和高饱和磁化强度。PEG和PEI共同修饰于SPIO纳米粒子表面, 使其在水溶液中能够长时间(90 d以上)稳定分散。在260℃下制备的纳米粒子, 其磁共振弛豫T₁和T₂加权成像显示较好的对比效果, 纳米粒子的纵向弛豫率r₁为1.65 mmolL^-1S^-1, 横向弛豫率r₂为142.99 mmolL^-1S^-1, 得到一个较高的r₂/r₁值, 为86.6, 生物体内成像实验表明所制备的纳米粒子可以作为一种优异的T₂造影剂。

采用溶剂热法, 以CuCl₂2H₂O、Zn(Ac)₂2H₂O、SnCl₄5H₂O作金属源, 硫脲作硫源, 乙二醇作溶剂, 在体系中加入不同表面活性剂PVP和CTAB, 研究PVP、CTAB协同效应对制备CZTS颗粒的影响。通过XRD、SEM、UV-Vis方法检测分析CZTS颗粒的物相、结构、形貌以及光学性能。结果表明: 所得CZTS颗粒均具有锌黄锡矿结构; 当在体系中同时加入PVP、CTAB时, 两者的协同效应使得颗粒形貌发生明显变化, 光学带隙也发生相应变化; 当体系中加入的表面活性剂PVP∶CTAB=3∶1时, 合成的颗粒结晶性较好、颗粒形貌为单分散似花状微粒、光学带隙为1.48 eV, 与太阳能电池所需的最佳带隙接近。最后, 提出了相应的机理。

讨论了电压、接收距离、挤出速度对静电纺丝聚氨酯纤维形态的影响, 在共混溶剂DMF/THF为1∶2、 浓度为8%、电压为30 kV, 挤出速度为6 mL/h、接收距离为15 cm条件下, 通过静电纺丝法制备了聚氨酯/POSS复合纤维膜, 研究了POSS对其形态、力学性能以及热稳定性的影响。结果表明, 加入POSS后, 聚氨酯纳米纤维的直径增加, 玻璃化转变温度和起始分解温度比纯聚氨酯的分别提高了约15℃和22℃, 并且其力学性能也有所改善。

采用晶种原位形成与水热合成法, 在SiO₂大孔材料中原位生长出氧化锌纳米线(ZnO NWs)。纳米线是由六方纤锌矿型氧化锌晶体构成, 在孔道内呈现无规纳米线团形貌, 且分散良好、结构稳定, 其直径为15-20 nm。ZnO NWs/SiO₂复合能有效负载四羧基酞菁铁(Fe(Ш)-taPc), 最高负载量(质量分数)为11.5%。进一步制备出Fe(Ш)-taPc/ZnO NWs/SiO₂三元复合光催化剂, 通过扫描电镜(SEM)、粉末衍射(XRD)、紫外-可见漫反射光谱(UV-Vis)、Raman光谱(Raman)对其进行表征, 并以有机染料罗丹明B为目标降解物考察了其可见光光催化降解性能。结果表明, 在可见光照射下三元催化剂能快速催化降解罗丹明B, 降解反应遵守一级动力学方程。Fe(Ш)-taPc负载量(质量分数)为3.5%的三元复合光催化剂显示出最高的活性, 在60 min内使罗丹明B的降解率达到98.6%, ZnO NWs的存在使Fe(Ш)-taPc的光催化活性平均提高77%。6次循环使用后三元复合催化剂的活性没有明显下降, 表明催化剂性能稳定, 可重复使用多次。

研究了热冲压模具用SDK1钢的时效硬化规律、 力学性能、热稳定性能和热导率。结果表明: 经过固溶时效处理后, SDK1钢的硬度高于优质H13钢, 冲击功与H13钢很接近。处于最佳热处理状态下的SDK1钢在620℃下保温20 h后, 硬度比H13钢约高8HRC。透射电镜观察发现, SDK1钢的时效硬化主要依靠析出弥散的纳米级Cu和NiAl相, 而在620℃下保温20 h后Cu和NiAl相的长大不明显, 这是其具有较高的热稳定性能的原因。在100-700℃范围内SDK1钢的热导率显著比H13的高, 这与SDK1钢的低Si、Cr合金成分配比有密切的关系。

通过对活性炭进行Pb(II)吸附、 PbSO₄沉积等处理, 制备了PbSO₄/活性炭复合材料, 并对其进行表征。结果表明, 200 nm以下的PbSO₄晶体均匀地分散在活性炭颗粒表面, Pb的质量分数为26.43%。将PbSO₄/活性炭复合材料制备成电极, 在H₂SO₄电解液中进行的电化学性能测试结果表明, 该材料具有较高的析氢过电位, 并能提供一定的Faraday电流, 非Faraday比容量有所损失。将氧化铅粉量5%的PbSO₄/AC添加到电池负极铅膏中, 所制得的电池在60% SOC下的高倍率循环寿命比普通铅蓄电池提高了3-4倍。

研究了在透明导电ITO玻璃衬底上制备PZT-Ag₂O铁电薄膜的工艺条件, 并测量和表征了在不同衬底温度下生长的薄膜的相结构、表面形貌、铁电性能和光电特性。结果表明: 在ITO玻璃衬底上可制备出铁电性能较好的PZT-Ag₂O铁电薄膜; ITO/PZT-Ag₂O/Pt铁电器件实现了可见光响应, 其短路光电流和开路电压随极化电压的变化呈回线关系; 产生这一现象的物理机制为: 光生短路电流和开路电压的大小取决于退极化场和界面肖特基势垒的综合作用, 不同的外加极化电压在PZT薄膜诱导出强度不同的退极化场, 从而使光生短路电流和开路电压与外加极化电压呈回线型关系。

采用微弧氧化技术在钛合金表面制备钛酸钡(BaTiO₃)膜; 分析极化处理后的BaTiO₃膜表面生物活性, 并探讨其诱导羟基磷灰石形成的机理。结果表明, BaTiO₃膜极化后, 在模拟体液中呈现出优于BaTiO₃陶瓷块体的磷灰石诱导能力, 其诱导磷灰石的能力与其表面的极性、粗糙多孔的表面形态、高的比表面积以及纳米晶特征有关; 微弧氧化合成BaTiO₃膜的细胞毒性小于等于1级, 表示其具有好的生物相容性, 且高电压制备的BaTiO₃膜细胞增殖率比低电压制备的高。

对CCF300/BA9916复合材料正交板进行吸湿-脱湿实验, 测定其在干态、湿态和脱湿条件下的静拉伸性能, 研究了湿热环境下该材料的吸湿和脱湿行为。结果表明: 在70℃水浸条件下CCF300/BA9916复合材料的吸湿过程与脱湿过程均符合Fick第二定律, 试验件约在35 d后达到有效吸湿平衡状态, 有效吸湿平衡率为0.85%; 吸湿导致复合材料试验件的静拉伸性能下降了10.3%, 而脱湿处理可使静拉伸性能得到一定程度的恢复。