新能源汽车的高速发展,需要能稳定工作在120℃~200℃温度区间的永磁材料。居里温度为476℃、各向异性场为14.7 T的Sm₂Fe₁₇N₃,具有优良的本征磁性能,可应用在这个温度区间。为了提高Sm₂Fe₁₇N₃粉体的磁性能,必须将颗粒的粒径减小到临界单畴尺寸以实现高各向异性场；同时,还要避免颗粒尺寸减小产生的表面氧化,以保证高剩磁和最大磁能积。粉体破碎、机械合金化、甩带、薄带连铸、还原扩散以及表面镀覆等多种制备工艺,可用于制备高性能Sm₂Fe₁₇N₃。目前,实验室制备的Sm₂Fe₁₇N₃粉体的矫顽力和最大磁能积已经达到28.1 kOe和43.6 MGOe。本文评述近年来Sm₂Fe₁₇N₃粉体制备的研究成果,包括对制备机理的系统总结并提出仍待解决的关键问题：Sm₂Fe₁₇N₃粉体的矫顽力、剩磁等与其颗粒尺寸的量化规律以及与颗粒磁畴结构的关联机制；对NH₃/H₂混合气体中H₂对提高氮化效率的作用机制仍需探索；进一步开发在低氧环境下的颗粒粒径均匀化、控制形貌的二次破碎技术；对于还原扩散法,开发适合规模化应用的新前驱体及其制备方法以及快速去除钙副产物的水洗技术等。

使用氧化石墨烯和乙酰丙酮钴为原料,用溶剂热和高温煅烧法合成了一系列三维多孔rGO@Co/CoO纳米复合材料。采用X射线衍射(XRD)和X射线光电子能谱(XPS)表征了材料的晶体结构及元素组成,用拉曼光谱分析了材料内部的石墨化程度及结构缺陷,用扫描电镜(SEM)和透射电镜(TEM)观察和分析了材料的形貌及微观结构。结果表明,煅烧温度为350、500及650℃制备的产物分别为rGO@CoO复合材料、面心立方(fcc型)rGO@Co纳米复合材料以及双晶型(fcc和hcp型)rGO@Co纳米复合材料。填充量(质量分数)为10%时,S500的吸波性能最优异,RL_min值为-74.5 dB,对应的频率为13.9 GHz,匹配厚度为2.5 mm,有效吸收带宽为6.1 GHz(10.7~16.8 GHz)。这种材料优异的吸波性能,可归因于多种损耗机制共同作用和独特的三维孔隙结构。

研究了0.1%C-3%Mn中锰钢的热膨胀模拟相变行为和一步法与二步法ART处理对其显微组织和力学性能的影响。结果表明,二步法ART处理比一步法可产生更多的残留奥氏体,可显著改善钢的成型性能。将实验钢的热轧态试样在740℃预处理后再在660℃~680℃进行ART处理能产生12%~14%的残留奥氏体,使钢的总延伸率高于35%,均匀延伸率高于20%。热处理制度为740℃×0.5 h+670℃×1.0 h的试样具有最佳的综合性能,其屈服强度为470 MPa,抗拉强度为680 MPa,总延伸率为40.7%,均匀延伸率高达25%,冲击吸收功为163 J。

表面生成Al2O3保护膜的奥氏体不锈钢具有良好的高温服役性能,为了使Al强烈促进铁素体的生成需要精确匹配奥氏体稳定元素Ni和Al的含量。为此,本文先引入“团簇加连接原子”结构模型,解析该类不锈钢的成分特征,确定其16原子团簇式,进而结合当量计算并基于橡树岭实验室推出的成分,固定C含量(质量分数)为0.1%,设计了固定Ni含量提高Al(代替Cr)含量和固定Al含量提高Ni(代替Fe)含量两个成分系列,分别为Al _x Si_0.05Nb_0.15-Fe_8.7Ni_3.0Mn_0.3-Cr_3.6-x Mo_0.2(x=0.8,1.0和1.1)和Al₁Si_0.05Nb_0.15-Fe_11.7-y Ni _y Mn_0.3-Cr_2.6Mo_0.2(y=3.2,3.4,3.7和4.0),研究了Ni和Al的不同匹配对固溶水淬(1250℃/1.5 h)加时效态(800℃/24 h)奥氏体稳定性的影响。Ni含量为3.0的16原子团簇式,Al含量为0.8时为单相奥氏体；Al含量为1.0和1.1时,奥氏体失稳而铁素体形成。在Al含量为1.0的16原子团簇式中,Ni含量为3.2~4.0时均为单相奥氏体。即在16原子团簇式模型下Al_0.8(2.45%)和Al₁(3.08%)分别需要Ni_3.0(20.00%)和Ni_3.2(21.43%)以避免形成铁素体,最终确定该类不锈钢的理想团簇式为[(Al,Si,Nb)₁-(Fe,Ni,Mn)₁₂](Cr,Mo,W)₃。

使用扫描电子显微镜(SEM)内的原位加载台对M2高速钢进行了原位拉伸实验。结果表明：在M2高速钢的原位拉伸过程中,微裂纹主要在大尺寸共晶碳化物与基体的界面处萌生和扩展。与回火马氏体相比,裂纹更容易在残余奥氏体上萌生。碳化物的尺寸、形状和种类,对微裂纹的萌生和扩展也有重要的影响。减少块状残余奥氏体、一次共晶碳化物和MC碳化物的数量、减小碳化物的尺寸和改善碳化物形状,可减缓微裂纹的萌生和扩展。

采用磁控溅射技术对碳纳米管膜进行表面金属化处理,制备了导电性能优异的碳纳米管/金属复合薄膜,其电导率为纯碳纳米管膜的10倍(碳纳米管膜电导率为300 S·cm^-1)。以这种复合薄膜为集流体组装的柔性锂离子电池,具有比以纯碳纳米管膜作为集流体更优异的倍率性能(5 C倍率下比容量仍可保持132.6 mAh·g^-1)、大倍率循环性能(5 C倍率200圈循环后仍具有74.4%的容量保持率)和更大的输出电流(0.4 A)。

油气管道内缺陷的存在会使油气输运过程中出现局部区域流体急剧变化,导致管道腐蚀失效。本文通过微电极阵列测试技术(WBE)以及宏观电化学测试技术(EIS)研究管道缺陷处的冲刷腐蚀行为,以COMSOL Multiphysics中的流体力学模块辅助分析缺陷不同区域在流动状态下的腐蚀机制。结果表明,缺陷不同区域之间的流场变化导致腐蚀差异性,紧邻缺陷的上缘与下缘区域承受较大的湍流动能及壁面剪切力表现为阳极,腐蚀较为严重；缺陷底层区域以及远离缺陷两侧的区域由于湍流动能较小而边界层厚度大,离子传质作用较弱,表现为阴极,缺陷底层区域相比于缺陷上下缘区腐蚀进行缓慢。随着流动腐蚀时间的延长,缺陷上下缘区域腐蚀更为严重,缺陷整体有沿深度方向扩展加深的趋势。

采用阳极氧化法制备二氧化钛纳米管(TiO₂ NTs),然后在紫外光和微波辅助下引入Ag、g-C₃N₄制备出g-C₃N₄/Ag/TiO₂ NTs三元复合光催化材料。用扫描电镜(SEM)、X-射线衍射(XRD)、X-射线光电子能谱(XPS)、紫外-可见漫反射光谱(UV-Vis)、光致发光(PL)等手段对g-C₃N₄/Ag/TiO₂ NTs进行表征,研究了这种材料对西维因的降解性能。结果表明,在模拟太阳光照射下,g-C₃N₄/Ag/TiO₂ NTs对西维因的降解率由TiO₂ NTs的29.1%提高到51.8%。光催化活性的提高,与Ag表面等离子体共振效应、Ag优异的电荷传导性以及g-C₃N₄与TiO₂ NTs界面的异质结有关。