对6061铝合金进行常规空冷和强制水冷的搅拌摩擦加工(FSP)并研究其微观组织和力学性能，结果表明：FSP 6061铝合金的加工区均为细小等轴的超细晶组织，晶内位错密度较低、高角晶界的比例均高于70%；采用强制水冷，可将FSP 6061铝合金的平均晶粒尺寸细化到200 nm。FSP 6061铝合金中的析出相主要为球状或短棒状，采用强制水冷使析出相的长大受到明显抑制并使部分固溶元素不能及时析出，使析出相的尺寸与间距明显减小。与常规空冷相比，在强制水冷条件下FSP制备的6061铝合金具有更高的细晶强化和沉淀强化效果，其抗拉强度高达505 MPa，比峰时效态6061铝合金母材提高了55%。

将低膨胀高温合金GH2909分别在500℃、600℃和650℃时效2000 h，研究了长期时效对合金组织和性能的影响。结果表明：GH2909合金在550℃和600℃时效2000 h后其组织稳定性较高，强度略有提高，塑性基本不变。而在650℃时效2000 h后合金的拉伸强度明显降低，室温塑性下降，尤其是在室温下断面收缩率明显降低，但是高温塑性却显著提高。其原因是，GH2909合金在650℃长期时效过程中析出了大量贯穿晶粒且呈魏氏组织形貌的针状ε/ε″相，而强化相γ′相明显减少。同时，在该温度下γ′相明显长大且其稳定性下降。

建立多尺度模型阐明了镁合金薄板再结晶和织构演变机制。先用有限元法数值计算异步温轧工艺过程，得到了等效塑性应变、应变速率等结果，并以此作为初始边界条件引入基于位错密度演化的硬化方程，得到了VPSC(Visco-Plastic Self-Consistent)粘塑性自洽模型、实现了CA(Cellular Automata)元胞自动机模型的耦合计算，得到了宏观尺度上的应力与应变、微观尺度上的动态再结晶微观组织和变形织构。研究了异步温轧过程中应变速率对动态再结晶微观组织的影响，并用电子背散射衍射技术(EBSD)实验验证了在不同冷却条件下温轧AZ31镁合金薄板的微观组织。模拟结果表明：适当提高应变速率可细化晶粒；轧制后空冷处理的板材基面织构的弱化程度更高，有利于提高沿板材厚度方向的变形能力。

以Ti6Al4V盘和Si₃N₄球为摩擦副、以魔芋葡甘聚糖溶液为润滑剂，使用多功能摩擦磨损试验机对比分析在干摩擦跑合和硼酸跑合条件下钛合金魔芋葡甘聚糖溶液水基润滑的摩擦特性，研究了跑合过程对钛合金水基润滑特性的影响。结果表明：在跑合过程中Si₃N₄球上形成的磨损区域是实现超低摩擦的关键，两种方式跑合后使用魔芋葡甘聚糖溶液润滑均可达到摩擦系数小于0.01的超低摩擦状态。干摩擦跑合后魔芋葡甘聚糖溶液的浓度较高，且在试验转速较高的条件下较强的流体动压效应可实现超低摩擦。硼酸跑合降低了摩擦副表面的粗糙度，且硼酸离子与魔芋葡甘聚糖分子中的羟基发生化学反应生成更加稳定的水合分子层，在魔芋葡甘聚糖溶液浓度较低的条件下依靠水合分子间的斥力仍可实现超低摩擦。

在醋酸体系中用原位聚合法将石墨烯(RGO)与不同比例的苯胺(ANI)合成RGO/PANI一次掺杂态产物，用氨水解掺杂后再掺杂醋酸制备出RGO/PANI二次掺杂态产物。使用红外光谱、紫外光谱和扫描电镜等手段表征产物的结构和形貌并用电化学技术测试其防腐性能。结果表明，RGO与ANI质量比为1:10时生成的一次掺杂态产物形貌最好，防腐效果最佳；RGO表面生长的聚苯胺长度为300~650 nm,直径为70~100 nm，产物的缓蚀效率可达73.19%；RGO/PANI二次掺杂态产物为石墨烯／醋酸掺杂态聚苯胺；醋酸掺杂可明显改善产物的结构和形貌并提高其缓蚀效率，缓蚀效率可达到80.21%，防腐性能优异。

将CeO₂纳米粒子负载在介孔氧化硅(W-mSiO₂)支撑体上，制备了核壳结构的W-mSiO₂/CeO₂双相光催化复合颗粒。用X射线衍射、扫描电镜、透射电镜、氮气吸脱附、STEM-EDX mapping、Raman光谱、荧光光谱、紫外-可见漫反射光谱等手段分析样品的结构和性质，考察了复合光催化材料对亚甲基蓝(MB)的光催化降解反应活性。结果表明，复合颗粒中介孔氧化硅内核的尺寸为180~200 nm、比表面积高达1627 m²/g，包覆层(厚度约20 nm)由大量尺寸为数纳米的氧化铈粒子组成。介孔内核对MB有较强的吸附能力，使之富集在CeO₂活性粒子周围，从而提高了复合颗粒对MB的光催化降解效果。对壳层CeO₂纳米粒子进行Er³⁺掺杂改性并在非氧化性气氛(氮气)中保护煅烧，有助于进一步提高复合颗粒对MB的光催化降解活性。

在分别控制应变和温度的条件下进行超超临界汽轮机转子10%Cr钢的高温低周疲劳实验，用SEM和TEM分析了10%Cr钢实验前后的表面形貌和亚晶粒结构。根据实验数据拟合应力-应变曲线、应力-寿命曲线和应变-寿命曲线，得到了反映材料高温低周疲劳特性的Ramberg-Osgood参数和Manson-Coffin参数。对比分析了低周疲劳实验初始和结束两个阶段的滞回曲线和应力-寿命曲线，并讨论了不同温度和不同应变幅控制的塑性应变。结果表明，在高温工况下10%Cr钢的塑性应变较为明显，随着应变幅的增大钢的疲劳寿命降低，随着循环周期的变化塑性应变速率经历了下降-过渡-上升三个阶段，曲线出现拐点。最大裂纹长度随循环周期呈非线性扩展，高温低周疲劳载荷使钢中的亚晶粒尺寸增大。

使用热模拟试验机在1123~1423 K/0.01~10 s^-1变形条件下对18.5%对Cr高Mn节镍型双相不锈钢进行了变形量为70%的大变形热压缩，研究其在热变形过程中两相的亚结构特征和软化机理。结果表明，在0.01~0.1 s^-1/1123~1223 K范围的热压缩软化以铁素体相的再结晶为主，而在0.1 s^-1/1323~1423 K和10 s^-1/1223 K范围的热压缩软化以奥氏体相的再结晶为主。在变形温度为1223 K、应变速率由0.01 s^-1增大到10 s^-1的条件下铁素体相内的位错缠结向胞状结构演化并出现位错线，奥氏体相内的亚结构则转变为细小的再结晶晶粒。应变速率为0.1 s^-1、变形温度由1123 K提高到1323 K时铁素体相内的位错增加，变形晶粒向胞状组织演化而奥氏体相内的位错减少，由回复组织转变为再结晶组织。根据热变形方程计算出表观应力指数n=7.13，热变形激活能Q=514.29 kJ/mol，并建立了Z参数关系本构方程。根据加工硬化率得到再结晶临界条件，并确定了Z参数与再结晶临界条件的关系。对热加工图的分析结果表明，随着变形量的增大失稳区逐渐减小，最佳加工区域为1348~1423 K/1~10 s^-1，功率耗散系数大于0.4。

对比在控氧条件下制备态和退火态In₂O₃薄膜的微观结构和光电性能，分析两种状态中不同的氧作用机制。两种控氧行为都能够有效提高In₂O₃薄膜的晶格有序度和降低氧空位浓度，使其载流子浓度下降、迁移率提高和光学带隙变窄；等离子体制备过程中氧以高活性非平衡方式注入晶格，而退火时氧以低活性平衡态扩散的方式进入晶格；不同的氧作用机制使得退火态薄膜比制备态薄膜具有更少的结构缺陷、更高的氧空位浓度和更佳的透光导电性。