针对由环氧树脂膜及增强碳纤维织物交替铺放构成的碳纤维复合材料(CFRP)随温度变化所呈现的干态(室温固态)、软态(玻璃态转化温度区间)、湿态(树脂融熔温度区间)及固态(开始固化温度)特征, 使用自主设计的剪切冲裁模具进行系列冲裁实验, 分析了多态CFRP材料在不同工艺条件下的垂直剪切断裂行为和特征, 并解释了相应的影响机理。结果表明: 相对于干态碳纤维织物, 干态/固态、软态、湿态CFRP材料在垂直剪切断裂过程中呈现出典型的非线性变形、非连续、分层断裂特性, 但是剪切断裂所需的最大载荷依次增大; 另外, 较小的冲裁间隙和剪切角度、较高的冲裁速度有利于减弱局部纤维束的非连续断裂, 使分层断裂更为集中和稳定。

结合以铌代替部分钒的合金化思路和用喷射成形快速凝固技术制备出新型M3: 2高速钢, 研究了合金在950-1150℃和0.001-10 s^-1条件下的热变形。根据实验得到的真应力-真应变曲线, 基于动态材料模型(DDM)建立合金热加工图并结合动力学分析和组织观察, 将加工图分为塑性失稳区(>1 s^-1)、低应变速率区(0.001 s^-1)、低变形温度区(<1000℃)和加工安全区, 重点讨论了低应变速率区和低变形温度区内裂纹产生的机制, 并由此确定了合金可进行热加工的区间为1050-1150℃, 0.01-0.1 s^-1。为了得到晶粒细小、碳化物呈颗粒状且分布均匀的组织, 优化后的热变形加工参数为1150℃, 0.1 s^-1。喷射成形含铌M3: 2高速钢经锻造和热处理后, 其硬度和弯曲强度等性能优于同等成分的粉末冶金高速钢。

以用分散聚合法制备的聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)微球作为牺牲模板, 用均相沉淀法制备PMMA/碱式碳酸钇(Y(OH)CO₃)复合微球, 高温煅烧后得到氧化钇(Y₂O₃)空心微球, 将其与丁基橡胶复合制备了复合橡胶低频高阻尼材料。用傅里叶变换红外光谱分析(FTIR), 扫描电子显微镜(SEM), 透射电子显微镜(TEM), 热重分析仪(TG), X射线衍射分析(XRD)和X射线光电子能谱分析(XPS)等手段对Y₂O₃空心球的形貌与结构组成进行了表征。结果表明, Y₂O₃空心球由立方萤石结构的颗粒组成, 外空心直径为1 μm, 壳层的厚度约为80 nm。将Y₂O₃空心微球和粉体分别作为填料加入丁基橡胶中制备的Y₂O₃/丁基橡胶复合材料, 与加入Y₂O₃粉体相比, 加入Y₂O₃空心球明显提高了丁基橡胶的阻尼性能, 在8、18、28、50、65、90 Hz附近的损耗因子较大。

对直径分别为125 mm、140 mm和160 mm的钼丝(模型材料)进行拉伸实验和应力控制的拉-拉疲劳实验, 研究了微米尺度体心立方结构的钼丝的力学性能及其尺寸效应。在扫描电镜下观察钼丝的拉伸断口和疲劳断口, 分析了金属钼丝的拉伸和疲劳断裂行为。结果表明, 微米尺度体心立方拉拔态钼丝的拉伸断裂强度和应力控制下的疲劳强度都随着钼丝直径的减小而下降。微米尺度钼丝的疲劳性能尺寸效应, 来源于丝中径向方向的拉长晶粒数目不同。结果丝的直径越小钼丝对表面所萌生的疲劳裂纹或缺陷越敏感, 疲劳扩展寿命越短。

用原位聚合法制备海藻酸钠(SA)/聚丙烯酰胺(PAM)/氧化石墨烯(GO)纳米复合水凝胶, 用X射线衍射、原子力显微镜、红外光谱、热失重、扫描电镜等手段对GO及复合水凝胶的结构与性能进行表征, 研究了GO含量对材料的结构、机械性能及溶胀性能的影响。结果表明：在聚合物体系中均匀分散的GO片层提高了分子之间的相互作用, 并参与形成凝胶网络, 显著提高了材料的强度与韧性。与纯SA/PAM凝胶相比, 拉伸强度和断裂伸长率提高了近200%, 压缩强度从2.95 MPa提高到4.3 MPa, 而溶胀率随着GO量的增加呈先上升后下降的趋势, 随着SA含量的增加呈上升趋势。

用电弧喷涂技术在Q235钢板上喷涂锌铝合金涂层, 用硬脂酸/乙醇的表面修饰技术在锌铝合金涂层表面构筑了一层超疏水膜。用接触角测量仪(OCA-20), 扫描电子显微镜(SEM)和智能型傅立叶红外光谱仪(ATR)等手段表征了涂层修饰前后的润湿性、表面形貌以及化学结构, 并用三电极体系电化学工作站(Solartron analytical)对硬脂酸表面修饰前后锌铝涂层进行了阻抗谱和极化测试。结果表明: 热喷涂锌铝涂层具有微/纳复合结构, 修饰前涂层表现为亲水性, 因为金属涂层具有高表面能; 经过硬脂酸表面修饰后涂层的静态接触角达到153.2°, 滚动角小于10°; 红外分析结果表明, 锌铝涂层表面由大量的疏水性烃基长链组成, 有超疏水作用; 腐蚀测试结果表明, 修饰处理能明显提高锌铝涂层的防腐蚀性。涂层表面形成的超疏水膜阻碍了界面电化学反应腐蚀产物的脱落与溶解, 提高了电荷转移电阻, 降低了电流腐蚀密度, 从而提高了涂层的防腐蚀性。

用水热法在溶解有Zn(CH₃COO)₂与C₆H₁₂N₄的溶液中添加NH₄NO₃与Al(NO₃)₃制备了ZnO纳米柱阵列。结果表明, 添加在溶液中的NH₄NO₃降低了制备出的ZnO纳米柱的缺陷态密度, 减小了其内部的非辐射复合中心的密度。ZnO纳米柱内部的非辐射复合的减弱导致其斯托克斯位移降低49%, 从而得到高质量的ZnO纳米柱阵列。控制NH₄NO₃与Al(NO₃)₃在溶液中的添加可在3.36-3.57 eV范围内调控ZnO纳米柱的光学带隙宽度。Al的引入使ZnO纳米柱内部载流子的浓度提高, 在布尔斯坦-莫斯效应作用下纳米柱的光学带隙蓝移至3.56-3.57 eV。

测试4种A7N01S-T5铝合金的力学性能和断裂韧性, 研究了不同合金元素的影响。结果表明: 影响A7N01S-T5铝合金性能的3类合金元素适宜的成分配比为Zn(4.34)、Mg(1.43), Mn(0.27)、Cr(0.13), Zr(0.12)、Ti(0.066)。在此条件下, 合金的抗拉强度、屈服强度、伸长率、冲击功和断裂韧度分别为415 MPa, 378 MPa, 13.49%, 12.3J和28.950 kJm^-2。极差分析表明, Zn、Mg含量是合金强度与塑性共同的主要影响因素。因此, 为了制备出综合性能优异的合金, 需选取适当的Zn、Mg含量。对于成分配比适宜的合金, 其晶内析出相η′(MgZn₂)呈细小弥散状分布, 而晶界析出相η(MgZn₂)粗大, 呈断续状分布。

以CoCl₂6H₂O和AlCl₃为起始原料, 以NaOH为沉淀剂, 以二乙醇胺为包覆剂, 用水热法合成亚微米球形CoAl₂O₄色料, 使用XRD、TEM和色度分析等手段研究了反应物浓度、n_Co/n_Al和二乙醇胺加入量对合成色料的物相组成、颗粒形貌及大小和呈色的影响, 并从晶体生长动力学角度分析了二乙醇胺包覆控制下球形颗粒形成的原因。结果表明: 当Co²⁺浓度为0.05 mol/L、n_Co/n_Al为1∶2、二乙醇胺添加量为12%(V/V)时, 可制得亚微米级球形CoAl₂O₄颗粒, 粒径大多为100-230 nm。加入的二乙醇胺能在晶粒成核和生长过程中定向吸附于顶点和边棱处产生空间位阻作用, 使颗粒发育成球形。

在焊条药皮中添加中碳锰铁和镍粉将Mn、Ni元素过渡到FV520(B)钢焊缝, 用金相分析、冲击试验、XRD分析和SEM观测等手段研究了药皮合金元素对FV520(B)钢焊缝的组织和韧性的影响。结果表明: FV520(B)钢焊缝组织以回火索氏体和板条马氏体为主, 出现残余奥氏体和二次析出相; 随着合金元素的增加, 焊缝的组织更加细小致密, 马氏体片层更加均匀细小, 分布更加弥散。与酸性药皮相比, 碱性药皮过渡合金元素的效果更显著, 因此焊缝的冲击韧性更优良。用药皮过渡Mn、Ni能提高焊缝中奥氏体的含量, 进而改善FV520(B)钢焊缝的冲击韧性。与Mn相比, 添加Ni提高焊缝韧性的效果更为显著。

用宏微观织构分析方法研究了A6铝导线冷拉拔过程中的织构演变。结果表明, 这种导线在拉拔过程中形成以<111>和<100>丝织构为主的形变织构, 随着变形量的增大<100>织构减少、<111>织构增强。形变织构沿导线的径向呈不均匀分布: 在中等形变量情况下, 从导线表层至中心织构由强<100>织构(体积分数~52%)过渡到强<111>织构(体积分数~55%); 在高应变量情况下, 径向织构梯度减弱, 通体形成强<111>织构(各层的<111>织构体积分数超过70%)。同时, 在拉拔过程中导线心部的硬度比表层的高, 表明织构对导线强度及沿径向分布梯度起重要作用。用调整拉拔工艺可对位错密度和织构及其分布进行优化, 进而提高导线的强度和导电性能。