为了考察新型海洋平台用E690钢在海水环境中的耐蚀性能, 采用动电位极化曲线、电偶电流测量以及扫描电镜和拉曼光谱分析法研究了其在溶氧量为0.3-8 mg/L之间的3.5%NaCl溶液中的氧浓差腐蚀行为, 并讨论了溶氧量差值、阴阳极面积比以及锈层等因素对E690钢氧浓差腐蚀的影响。结果表明: 当阴阳极面积比S_c/a≤4时, 阴阳极面积比是影响氧浓差腐蚀的主要因素, 当S_c/a>4, 阴极区溶氧量是影响氧浓差腐蚀的主要因素; 锈层氧浓差腐蚀的影响与所处的环境有关, 处于贫氧条件下时, 对锈层下的金属有保护作用, 而处于富氧氧条件下, 锈层会参与阴极反应, 加速金属腐蚀, 并且由于锈层的不均匀性, 还会造成阳极金属的不均匀腐蚀, 产生点蚀坑。

设计并制备含有长周期堆垛有序结构(LPSO)的Mg₉₄Cu₄Y₂储氢合金, 研究了合金在吸放氢过程中组织的转变机制以及吸放氢动力学性能。结果表明, Mg₉₄Cu₄Y₂合金主要由Mg、Mg₂Cu和高度固溶Cu、Y元素的含18R及14H型的LPSO组成。LPSO在首次吸氢过程中分解, 并原位生成均匀的(MgH₂+MgCu₂+YH₃)纳米复合组织。在随后的脱氢和吸放氢循环中, 合金主要通过Mg/MgH₂反应实现吸放氢。细小均匀分布的Mg₂Cu和YH₂对Mg/MgH₂的催化作用, 使该合金表现出较优良的吸放氢动力学特性。

为了制备高质量、少层数的石墨烯薄膜, 分别用25%HCl、2 mol/L FeCl₃腐蚀液及电化学抛光法处理铜箔, 改善其表面平整度, 然后利用化学气相沉积法在其表面生长石墨烯。通过调整2 mol/L FeCl₃腐蚀铜箔的时间和电化学抛光铜箔的参数, 根据SEM表征结果确定出腐蚀时间为30 s, 抛光电压为10 V, 抛光时间为60 s时, 铜箔表面最为平整。这些方法处理铜箔后生长的石墨烯经拉曼光谱表征后得出, 随着铜箔表面逐渐平整, 铜箔表面更易生长出少层数, 高质量的石墨烯薄膜。实验中还通过调整化学气相沉积(CVD)炉中通乙烯的时间来制备石墨烯。经SEM和拉曼光谱表征可知, 延长生长时间, 石墨烯薄膜的层数变厚, 生长时间过短则石墨烯生长不连续。生长时间为30 s时, 可生长出单层高质量的石墨烯薄膜, 且石墨烯薄膜均匀致密; 生长时间为60 s时, 铜箔表面沉积一层石墨。所以生长单层石墨烯, 控制生长时间是必要的。

对中铬铁素体不锈钢18CrNb在700-1000℃间不同温度下开展了连续氧化实验, 绘制了该钢种的氧化动力学曲线, 并利用XRD、SEM和EDS等方法对氧化皮结构进行了分析和表征。结果表明, 18CrNb铁素体不锈钢在900℃以下可形成连续致密的富Cr氧化皮, 使其具备优良的抗氧化性能。当温度提高至950℃以上时, 氧化膜表面的组成由富Cr的氧化物向富Cr的铬锰氧化物、富Mn的锰铬氧化物、铁的氧化物和纯铁的氧化物转变; 内层氧化物由富Cr氧化物向富Fe的Fe/Cr氧化层转变, 这种转变使氧化皮疏松, 从而导致异常氧化, 表明该钢不适合在950℃以上使用。

在热浸镀Galfan镀层表面制备了镧盐转化膜, 采用扫描电镜及能谱分析(SEM/EDS)、X射线光电子能谱分析(XPS)、原子力扫描探针显微分析(AFM)研究镧盐转化膜的表面形貌、化学成分和结构。通过中性盐雾试验、电化学极化分析和电化学阻抗研究膜层的耐腐蚀性能, 确定最佳成膜时间。结果表明: 镧盐转化膜成膜不均匀, 优先在晶界或相界等活性区域; 随着处理时间的延长, 膜层的厚度增加; 膜层上存在裂纹, 且裂纹随着处理时间的延长而变宽, 处理时间超过30 min时, 膜层脱落, 耐腐蚀性能降低; 镧盐转化膜由La的氧化物/氢氧化物以及少量的Al和Zn的氧化物/氢氧化物组成。与未经处理的热浸镀Galfan镀层相比, 镧盐转化膜显著减低基体的腐蚀速率, 明显提高其耐腐蚀性能。

利用低能H离子对20 MeV W⁶⁺ 预注入和未注入的钨样品进行辐照实验, 考察H离子能量(20-520 eV)和辐照温度(673-1073 K)变化对钨表面微结构的影响。采用非破坏性的导电模式原子力显微镜和扫描电镜分析预注入和未注入钨样品的表面形貌和内表面缺陷分布情况。结果表明, 辐照后的样品表面出现大量的纳米尺寸凸起, 高能W⁶⁺预注入的样品表面损伤要小于未注入的钨样品, 意味着高能离子预注入会对材料的表面损伤起到抑制作用, 但是当辐照温度高于1073 K时, 这种抑制作用开始减弱。

采用剥离-重堆积的方法将聚合羟基锆离子和Co²⁺混合溶液嵌入到钛酸盐板层间, 制得了钴掺杂锆柱撑材料(CZPT), 考察了Co对锆柱撑复合材料(简写为ZPT)的形成及其催化活性的影响。利用X-射线衍射(XRD)、扫描/透射电子显微镜(SEM/HR-TEM)、紫外-可见吸收光谱(UV-Vis)和N₂吸附等方法对复合材料进行了表征。结果表明, 掺入质量分数为5%(1∶20)的Co可以使ZPT样品的介孔和比表面积明显增大。同时, 可以抑制体系光生电子与空穴的复合, 吸收光波长有明显的红移。CZPT系列柱撑材料在紫外和可见光辐照下催化降解罗丹明(RhB)的脱色率明显高于ZPT。其中, 复合材料CZPT-5的催化活性最好, 表明材料的光催化活性还与掺杂后柱撑材料中含Co客体与主体间的电子耦合作用有关。

通过添加0-1.0%(质量分数)的Cu或Sn来合金化4343合金, 获得一种熔点更低、抗塌陷性能更优良的钎焊材料。熔点测试结果表明, 随Cu或Sn含量的增加, 合金的固相线温度和液相线温度逐渐降低, 添加1.0%的Cu或Sn后合金固相线温度、液相线温度降低10-15℃。微观组织和挤压变形后力学性能研究结果表明, 随Cu或Sn含量的增加, 铸态合金中含Cu的第二相量或Sn颗粒逐渐增多; 热挤压后含Cu第二相趋于溶解, 而Sn促进含Si、Fe第二相溶解; 合金室温抗拉强度逐渐升高, 但延伸率略有降低。模拟钎焊实验结果表明, 添加Cu或Sn可降低4343合金的可钎焊温度, 添加1.0%的Cu或Sn可使钎焊温度降低15-20℃。

研究了Fe含量(0.03%-0.24%, 质量分数)对Ti-6Al-4V ELI (TC4 ELI) 合金力学性能的影响。利用EBSD对合金显微组织进行了表征, 对3种不同Fe含量的TC4 ELI的拉伸性能、断裂韧性和疲劳裂纹扩展速率(da/dN)、蠕变性能进行了对比分析。结果表明: 随着Fe含量增加, 在保持断裂韧性不变的同时, TC4 ELI合金的抗拉强度获得提高; 3种Fe含量的TC4 ELI合金在室温和200℃时的疲劳裂纹扩展速率相当, 而400℃条件下提高Fe含量将增大da/dN; 低于350℃时, 提高Fe含量能够增强合金的抗蠕变能力, 而高于350℃时, Fe的作用相反。分析可知: 微量Fe在β相内富集, 具有固溶强化作用, 从而提高了合金的抗拉强度; 高于350℃时, Fe具有加速扩散作用, 加速了基体内原子和界面的运动, 导致裂纹尖端塑性区内位错运动阻力降低, 从而提高了da/dN, 并且Fe加快了位错攀移的过程, 提高蠕变速率, 而低于350℃条件下, 扩散运动减弱, Fe主要起到强化作用。

在低温下, 通过溶胶-凝胶法(Sol-Gel)法成功将TiO₂负载到聚两性离子液体基材料(CPAIL)表面, 获得了高性能催化剂CPAIL@TiO₂。通过XRD, SEM, EDS, TEM, FT-IR, TGA, XPS和N₂吸脱附(BET)等方法对其结构进行了表征。结果表明, CPAIL@TiO₂为单一纯相锐钛矿结构, 包含有40%的TiO₂, 且其能够均匀分布在CPAIL@TiO₂中, 形成C—O—Ti键。在4次循环后, 对甲基橙(MO)和亚甲基蓝(MB)光催化降解程度分别可高达97%和55%, 表明CPAIL@TiO₂具有高效的催化性能和循环性能。

采用溶胶-凝胶自蔓延燃烧法制备出漂珠/钡铁氧体低密度磁性复合材料, 用扫描电镜、热重-差热分析仪、X射线衍射仪、振动样品磁强计和矢量网络分析仪表征了样品的形貌、结构、电磁性能和吸波性能。结果表明: 在漂珠表面形成的钡铁氧体包覆层厚度为5-15 nm, 颗粒粒径均小于60 nm。复合材料由六角晶钡铁氧体、α-氧化铁及少量莫来石和石英组成, 其磁性能随钡铁氧体与漂珠质量比的增大而增强。复合材料在 2-18 GHz 频段具有较好的介电损耗和磁损耗性能, 当吸波材料厚度为 1.5 mm、在 14.2 GHz处反射损耗峰值为-29.2 dB, 反射损耗小于-10 dB的带宽为4.5 GHz。