采用真空非自耗电弧熔炼的方法制备了4种名义成分为Nb-22Ti-16Si-4Hf-3Al-xCr (x = 0, 3, 5和10, 原子分数, %) 的合金, 并于1450℃保温50 h进行了均匀化处理, 研究Cr含量对Nb-Si基超高温合金电弧熔炼态和热处理后组织, 及其电弧熔炼态下室温断裂韧性的影响。结果表明: 添加Cr没有改变硅化物的晶型(均为γ(Nb, X)₅Si₃), 但其含量随Cr含量的增加而增加, 而Nbss/γ(Nb, X)₅Si₃共晶的含量则逐渐降低; 添加Cr还促进了Nbss/(Nb, X)₅Si₃/Cr₂(Nb, X) 三相共晶的形成, 且该共晶的含量随合金中Cr含量的增加而增加。经1450℃/50 h热处理后, 原电弧熔炼态的Nbss枝晶和共晶组织消失, 且合金组织明显变得均匀。Cr含量为0, 3%和5%的合金组成相为Nbss和γ(Nb, X)₅Si₃, 而在Cr含量为10%的合金中则出现了Nbss, γ(Nb, X)₅Si₃和Cr₂(Nb, X)的三相平衡组织。电弧熔炼态下合金的室温断裂韧性随Cr含量的增加呈现降低的趋势。

研究了不同热处理工艺对高Nb-TiAl合金板材的显微组织及力学性能的影响。采用铸锭原料直接包套热轧制备的板材主要由残余粗化的片层团、再结晶γ晶粒和沿轧制方向带状分布的β相组成。通过不同的热处理工艺可以消除残余片层和β相, 分别获得典型的双态组织、近片层组织和全片层组织。对热处理后具有双态组织的板材进行了室温和高温力学性能测试, 结果表明: 经热处理后, 热轧板材的室温延伸率达到0.5%, 屈服强度和抗拉强度分别提高到646 MPa和691 MPa, 与铸态相比, 其室温强度和塑性得到了改善, 在850-900℃之间材料发生韧脆转变, 并且相应断裂机理从脆性的穿晶断裂转变为孔洞的形核和聚集。

用旋涂热分解前驱H₂PtCl₆6H₂O溶液制备Pt/FTO对电极, 研究了旋涂退火次数对Pt/FTO对电极的载铂量、透光率和组装的染料敏化太阳能电池光电性能的影响。结果表明, 用5次旋涂退火的对电极组装的电池具有最佳的能量转换效率(6.78%), 高于用传统的磁控溅射对电极组装的电池。基于在最佳光电性能情况下对电极的旋涂次数和载Pt量, 进一步优化H₂PtCl₆?6H₂O前驱液的浓度和使用体积。采用一步滴涂退火处理, 得到了具有高透光性、低载Pt量和高的组装电池效率的Pt/FTO对电极。用此一步法制备的Pt/FTO对电极, 组装成的电池能量转换效率达到6.92%。

采用直流电弧等离子体法在甲烷气氛中蒸发块体金属镍, 原位合成了核/壳型碳包覆镍纳米粒子(Ni@C NPs)。在透射电子显微镜下可见明显的包覆结构, 以镍单质金属为核心, 表面包覆着厚度为3-5 nm的石墨碳层。根据N₂吸附等温线计算出BET比表面积为38.82 m²g^-1。用双氧水对其表面进行改性处理, 实现了表面含氧官能团的功能化, 改善了表面碳的浸润性而提高亲水性, 作为吸附剂可用于染料亚甲基蓝的吸附。系统研究了吸附时间、初始浓度和pH值对吸附量的影响。采用准一级和准二级动力学模型研究了动力学, 用Langmuir和Freundlich模型拟合分析了吸附等温线。进行了5个循环的吸脱附循环再利用实验, 之后收集粉体吸附剂, 表明回收率为69.4%。用外加磁场进行的碳包覆镍纳米粒子分离研究的结果表明, 用磁分离技术进行吸附剂的回收与再利用是一种简单而高效的方法。

以SiO₂为载体材料、以棕榈醇-棕榈酸-月桂酸为相变材料制备棕榈醇-棕榈酸-月桂酸/SiO₂复合相变调湿材料, 基于均匀设计和多元非线性回归法研究了各因素对复合相变调湿材料调湿性能和控温性能的影响。结果表明, 各因素对性能影响大小的排序为: 无水乙醇与正硅酸乙酯的物质的量比、溶液pH值、棕榈醇-棕榈酸-月桂酸与正硅酸乙酯的物质的量比、超声波功率、去离子水与正硅酸乙酯的物质的量比; 优化制备方案为: 溶液的pH值为2.68、超声波功率为113 W、去离子水与正硅酸乙酯的物质的量比为9.03、无水乙醇与正硅酸乙酯的物质的量比为5.22、棕榈醇-棕榈酸-月桂酸与正硅酸乙酯的物质的量比为0.51。

在低碳钢表面添加质量分数为20%的WC和6%的石墨颗粒, 采用真空熔覆方法制备出具有类织构切面形貌的镍基合金(Ni⁰)复合涂层, 研究了复合涂层的显微组织形貌及形成机理、相组成以及干摩擦条件下的摩擦磨损性能, 并与镍基合金(Ni⁰)、碳化钨增强镍基合金(Ni⁰+20%WC)、石墨改性镍基合金(Ni⁰+6%石墨)三种涂层进行了比较。结果表明, WC呈不连续的三维网状分布在镍基合金基体中, 镍基合金主要由基体相γ-Ni, 铬化物硬质相CrB、Cr₇C₃、Cr₂₃C₆和共晶相Ni₃B、Ni₃Si构成; WC和石墨的单独加入都能提高复合涂层的摩擦磨损性能, 类织构组织复合熔覆层的摩擦磨损性能优于相同组成的硬质颗粒单独弥散分布的复合熔覆层; 在WC和镍基合金基体组成的类织构形貌结构和石墨润滑相的共同影响下, 复合涂层比单一镍基合金涂层的耐磨性提高大约9.6倍。

以水为反应介质, 用马来酸酐对磷虾蛋白进行活化后再与丙烯腈共聚, 得到磷虾蛋白马来酸酐酯接枝聚丙烯腈共聚物(AKPM-g-PAN), 然后用湿法纺丝制备AKPM-g-PAN纤维并研究其力学性能和热性能。结果表明: 制备AKPM-g-PAN的最佳配方和条件是: AKP、马来酸酐与PAN的配比为2∶2∶12.5, 引发剂的质量为PAN质量的10%, 反应温度为60℃。按照最佳工艺条件进行接枝聚合反应, 得到的聚合物分子量为15.8万。AKPM-g-PAN纤维的断裂强度随着纺丝液浓度的增加而增大, 随着凝固浴浓度和凝固浴温度的增加先增大后减小; 而AKP的加入导致复合纤维的保水率提高, 但是影响聚丙烯腈原有的分子链规整性并失去了部分结晶能力。

用真空熔铸法制备45/T2、304/T2复合材料, 用金相观察、扫描电镜及能谱分析、X射线衍射、力学性能测试等手段研究了钢铜复合界面的结合强度、显微组织、显微硬度、界相区的成分变化等。结果表明:钢铜基体中的Fe、Cr、Cu等合金元素在界面发生了相互扩散, 形成了新的铁碳化合物(CFe_15.1)和固溶体Cu_0.81Ni_0.19、Cr-Ni-Fe-C 相。在界面上有齿状的过渡带, 未出现明显的金属间化合物, 其显微硬度最大值为183/119 HV, 宽度约为60-70 μm。钢铜复合材料的抗拉、抗剪强度分别278/263 MPa、217/201 MPa, 拉伸断口均出现在T2铜侧, 远离界面扩散区域；界面结合机制均为扩散冶金结合, 强度高于纯铜的抗拉/抗剪强度；在(1150±50℃、4.0×10^-2 Pa)条件下, 与Cr、Ni等合金元素相比, Fe在Cu液中的扩散能力最强, 而Cu对改善304/45钢的基体稳定性和强度也有重要的作用。

采用恒重法测定了交联明胶在25℃的水吸附等温曲线, 分别用质构仪和乌氏黏度计测定了不同浓度阿魏酸交联明胶溶液的凝胶强度和黏度, 评价了阿魏酸交联处理对明胶的水吸附性、胶凝性和黏性的影响。结果表明: 在水分活度相同的条件下交联明胶的平衡含水量在水分活度较低时略低于明胶, 而在水分活度较高时则略高于明胶; 可以用GAB模型很好地拟合水吸附等温数据; 交联明胶溶液形成凝胶的临界质量浓度为0.7% g/mL, 与明胶接近; 在临界浓度以上交联明胶的凝胶强度随着溶液浓度的增加而提高, 但是明显地比相同浓度下明胶的强度低; 交联明胶的特性黏数(354.38 mL/g)比明胶的(85.80 mL/g)高。

用溶解度参数计算、离析软化点差值测试、差示扫描量热分析和原子力显微镜微观扫描等方法对比研究了苯乙烯-丁二烯-苯乙烯三嵌段共聚物(SBS)和费托蜡(Sasobit)改性(温拌)剂与70#A基质沥青间的相容性。结果表明, 溶解度参数δ不能体现分子量对聚合物相容性的影响, 且沥青和某些改性剂均为高分子量的多相结构, 共混后的结构复杂, 不能简单地将改性沥青当作一个整体。因此, 不能使用Hildebrand理论计算公式评价改性剂与基质沥青间的相容性。Sasobit的加入不仅提高了基质沥青的玻璃化转变温度, 还明显改变了基质沥青吸热峰曲线的形状, 因而与基质沥青良好相容。SBS和Sasobit复合改性剂的加入, 大大降低了改性剂与基质沥青间的相容性。

针对应力比对疲劳寿命影响的问题, 以TC18钛合金堆焊成形(利用多层堆焊的方法制备)试样为研究对象, 进行了3种应力比(R=0.5、R=0.06、R=-1)的疲劳实验, 得出相应的疲劳极限, 应用“应力幅值寿命模型”和“三参数寿命模型”得到6条S-N曲线。根据裂纹扩展速率与疲劳寿命的积分关系, 以两种疲劳寿命数学模型为基础, 系统地研究了应力比(R)与疲劳寿命曲线(S-N)的关系, 提出了考虑应力比的疲劳寿命(R-S-N)数学模型。根据本文提出的修正公式, 建立了适用TC18钛合金堆焊成形材料的两种R-S-N数学模型, 结果表明: 用应力幅值寿命模型可对中等疲劳寿命区进行准确的预测, 而三参数寿命模型更适合中长寿命区域的预测。提出的两种R-S-N数学模型与实验值吻合良好, 并可在工程上预测任意应力比下的疲劳寿命曲线。