基于电弧熔炼法将可燃毒物硼(B)元素添加到AlNbMoZr基难熔高熵合金(RHEA)中,制备出一种具有中子毒物特性的高强度新型核用RHEA材料。对其进行强度为4 MeV的Kr离子辐照实验,研究了这种材料的Kr离子辐照损伤行为。室温压缩结果表明,AlNbMoZrB合金具有优异的力学性能,其压缩屈服强度可达1180 MPa,压缩强度约为1274 MPa,塑性约为4.8%。对辐照前后这种合金的相结构和显微组织演化的分析结果表明,AlNbMoZrB合金具有典型的枝晶组织,其中枝晶区为无序BCC结构基体相,枝晶间区由FCC结构的Al-Zr相及α-Zr相组成,经Kr离子辐照后α-Zr相发生非晶化转变,还产生了高密度<100>和1/2<111>型位错环。在室温辐照条件下位错环的体积密度约为4.11×1022 m-3,尺寸为12~16 nm;在300℃辐照条件下位错环的体积密度降低到约1.63×1022 m-3,尺寸增大到23~27 nm。
以对苯二甲酸和钛酸异丙酯为原料制备金属有机骨架化合物MIL125,然后用盐溶液后浸渍法制备出系列碱金属阳离子掺杂的M@MIL125-t(M: Li+,Na+,K+;t:6 h,9 h,12 h)。用傅立叶红外光谱、X射线衍射和场发射扫描电镜等手段表征其微观结构和形貌,进行N2等温吸脱附和CO2吸附测出其比表面积及CO2吸附量,研究了不同碱金属盐浸渍液和浸渍时间对MIL125的比表面积和CO2吸附能力的影响。结果表明,MIL125经碱金属氯盐溶液浸渍后其结构和晶型没有明显改变,浸渍液的表面腐蚀和孔道堵塞的共同作用使MIL125晶粒的比表面积均先增大后减小;与MIL125相比,掺杂Na+且浸渍9 h的比表面积(最高为2497 m2/g),提高了81.5%,CO2吸附量(为1.41 mmol/g)提高了72.0%。
对超级奥氏体不锈钢24Cr-22Ni-7Mo-0.4N进行单轴热压缩,研究了其在950℃~1200℃、应变速率为0.001 s-1~10 s-1的条件下的热变形行为;采用Arrhenius方程和Zener-Hollomon参数(Z)对变形参数建模并建立了本构方程,发现峰值应力、动态再结晶临界应力均与ln(Z/A)呈线性关系,材料的热变形激活能为497.11 kJ/mol。基于动态材料模型建立了不同塑性应变下的热加工图,使用电子背散射衍射技术(EBSD)表征了材料在不同变形条件下的微观组织,发现其在大多数变形条件下的软化机制是非连续动态再结晶(DDRX)。综合分析热加工图和微观组织,发现合理的热加工区域为变形温度1150~1200℃、应变速率0.1~1 s-1。
研究了等离子体表面改性和等离子体接枝改性碳纤维/环氧树脂基复合材料界面的不均匀性。层间剪切强度(ILSS)测量及其偏差评估的结果表明,在相同等离子体条件下,等离子体表面改性对ILSS的提升率只有8.6%,而等离子体接枝改性的提升率高达37%;但是,接枝改性ILSS的离散程度比较高。扫描电镜、金相显微镜和红外光谱分析的结果进一步表明,接枝改性可通过取代反应将较多的活性基团键接在碳纤维表面从而更容易实现界面提升,但是接枝层的不均匀及其产生的纤维粘连使ILSS的离散程度提高。
以Al2(SO4)3和尿素为原料用无模板水热法制备空心球形AlOOH,研究了Al3+/尿素配比、水热温度、水热时间和Al3+浓度对其结构和形貌的影响。结果表明,空心球形AlOOH由大量纳米薄片构成,其形成是一个沉淀、溶解再结晶的过程。AlOOH的比表面积和总孔体积较大,对刚果红的吸附性能良好,吸附10 min即达平衡,吸附容量达253.81 mg·g-1。AlOOH循环再生4次,仍保持较高的吸附容量。吸附过程符合准二阶动力学模型。用Langmuir和Freundlich模型都能很好的拟合吸附数据。
在VCoNi中熵合金中添加间隙碳(C)原子制备出(VCoNi)100-x C x (x=0,0.1,0.4,1和2.8),系统研究了C含量对其微观组织、力学性能以及摩擦磨损性能的影响。结果表明,当C含量为0~1时,随着C含量的提高,均匀态和再结晶态样品的晶粒尺寸均减小,第二相颗粒的含量提高;均匀态样品的织构逐渐向α取向线上聚集,而再结晶态织构均在α线上聚集,且织构最强点均在α取向线上。当C含量为1~2.8时,均匀态样品中出现粗大的胞晶,第二相以棒状和颗粒状并存,退火孪晶减少,未出现典型的织构类型。当C含量为0.1时再结晶态样品的强韧化性能最优,可归因于细晶强化、间隙强化和第二相强化。加入C原子使再结晶样品的摩擦磨损性能提高,可归因于磨粒磨损减弱,而粘着磨损和氧化磨损增强。
用重力铸造法制备3种Mg97Y2-x Er x Ni1(x=0.5、1、1.5)合金,研究了其铸态和(520℃,12 h)固溶态的组织和拉伸性能。结果表明:3种铸态合金都由α-Mg基体和18R-LPSO相组成,其中Mg97Y1Er1Ni1晶粒最细,LPSO相的体积分数最高、尺寸最小且分布最为均匀,因此其室温拉伸性能最佳。进行(520℃,12 h)固溶处理后,3种固溶态合金仍然由α-Mg基体和18R-LPSO相组成。固溶态Mg97Y1.5Er0.5Ni1合金晶内出现基面层错,但是并不具有完整的堆垛周期性特征。与铸态相比,3种固溶态合金的室温拉伸性能均有所提高。
用脉冲激光沉积技术制备三种结构的金属铜材碳基保护膜,分析了失效样品剥离面的微结构。结果表明,在室温条件下生长的碳基复合膜,碳化硅层增强了界面间结合力、避免了类金刚石内应力积累导致的脱落。优化的碳基复合膜牢固地附着在金属铜材上,通过了国军标《光学薄膜通用规范(GJB 2485-95)》中附着力和中度摩擦测试。碳基复合膜使金属铜基材样品表面的纳米硬度比铜基材提高了4倍,增强了铜基材的抗划伤能力。
以低碳钢Q235为内管、以工业纯钛TA2为复管,用热挤压工艺制备了钛/钢复合管,使用金相显微镜、场发射扫描电子显微镜、X射线衍射仪、显微硬度仪和纳米压痕等手段对其表征,研究了这种钛/钢复合管的力学性能与结合界面微观组织的关系。结果表明,钛/钢复合管的外径为22 mm,内外壁厚分别为2.8 mm和0.4 mm,复合界面结合良好,界面内的主要物相为α-Fe、α-Ti、TiC及Fe2Ti;高温挤压使钛/钢复合管结合界面处的位错密度提高和晶粒明显细化,复合管钛侧的晶粒细化程度比基材钢侧的高,界面晶粒的平均尺寸为1.5 μm。加工硬化和高温热挤压使钛/钢结合界面的硬度提高,界面结合处的硬度最大。低温退火削弱了钛/钢复合管的加工硬化程度,提高了界面材料的刚度,而对界面金属间化合物生成的反应层的影响较小。