少量加入合金元素氮就能显著提高不锈钢的耐点蚀性能。电化学渗氮法可以实现在不锈钢表面引入合金元素N。研究者已提出了多种关于N提高抗点蚀性能的作用机制，主要从N在不锈钢中的分布特征、存在形式以及腐蚀过程中N发生反应后对局部腐蚀环境的改变等角度进行了阐述。对于电化学渗氮而言，不锈钢表面作为渗氮过程中相关电极反应发生的场所，其表面结构不可避免地会发生变化，进而影响渗氮材料的耐蚀性能。对表面结构特征在电化学渗氮过程中的演变进行探测，有助于解读发生在不锈钢表面的电极过程，对优化电化学渗氮工艺参数具有理论参考价值。本文利用原子力显微技术及透射电子显微技术，在多尺度下对304L不锈钢在电化学渗氮中表面结构的演变进行了研究，结果表明，在电化学渗氮电位下，304L不锈钢表面伴随发生着钝化膜的局部阴极还原、金属基体的微区阳极溶解、以及溶解的金属阳离子再沉积过程，从而形成了起伏幅度为几十纳米的微观粗糙表面。扫描透射成像模式下进行的超级能谱分析表明表面沉积物的主要组成为铁的氧化物，进一步佐证了渗氮过程中发生Fe的微区阳极溶解及Fe阳离子的再沉积过程。

以蓄能电站水泵水轮机顶盖螺栓低合金钢35CrMo为研究对象，采用电子背散射衍射技术、扫描电镜观察了不同回火温度下35CrMo钢的微观组织和不同应力集中系数下缺口拉伸断裂形貌，研究了回火温度对35CrMo钢拉伸性能、损伤机制及力学性能之间关系的影响规律。结果表明：淬火态和回火温度为150~200℃时，显微组织均为回火板条状马氏体；在400℃回火后得到组织较为均匀的屈氏体组织；缺口试样最终断裂均为韧性和脆性混合断裂形式。在两种应力集中系数(Kt=3, Kt=5)下的缺口抗拉强度随着回火温度的变化趋势相同，随着回火温度的升高，缺口抗拉强度均先升高后降低。对于Kt=3时，在回火150℃有最高的抗拉强度2626 MPa；Kt=5时，在回火200℃有最高的抗拉强度2450 MPa。缺口敏感度均大于1，即经不同回火温度处理后均发生缺口强化效应，且缺口敏感性随着回火温度的升高有下降的趋势。随着应力集中系数的增大，不同回火温度处理试样缺口强化效果都呈现出先上升后下降的趋势，在回火400℃时，缺口强化效率最显著。最后基于硬度与缺口抗拉强度的关系提出了一种缺口抗拉强度的快速预测方法，预测结果误差在8%以内。

本研究采用低压冷喷涂技术在Q235碳钢基材上制备了冷喷涂锌（CS-Zn）和锌铝合金涂层（CS-Zn15Al），并通过SEM、XRD等材料分析表征手段，结合开路电位、电化学阻抗谱和动电位极化曲线等电化学测试方法，对涂层在NaCl溶液中的腐蚀行为及腐蚀产物对涂层防护性能的影响机制展开研究。结果表明，CS-Zn涂层在浸泡期内腐蚀严重，而CS-Zn15Al涂层腐蚀速率较慢，耐蚀性能较好。XRD结果显示CS-Zn的腐蚀产物主要为ZnO，其多孔状的结构特点及半导体属性会破坏产物层的致密结构，降低电荷转移电阻，促进涂层腐蚀反应的发生；而Al元素添加促进了保护性腐蚀产物Zn5(OH)8Cl2·H2O以及层状双氢氧化物Zn6Al2(OH)16CO3·4H2O的生成，对腐蚀介质的屏蔽作用显著提升。此外，电化学测试结果显示，添加Al降低了涂层腐蚀电位，增强涂层阴极保护作用，同时保护性腐蚀产物层的生成降低了腐蚀电流密度，延长了涂层使用寿命。Al元素添加可实现涂层防护性能和耐久性协同提升。

为了研究极端低温服役场景下低成本Ti-Al-Fe合金的服役性能及其塑性变形机制，保障钛合金结构的服役安全性，在室温（25℃）和液氮温度（-196℃）下对Ti-Al-Fe合金的拉伸性能进行了测试，并采用扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)、电子背散射衍射(EBSD)对破断后试样的显微组织和断口进行了表征分析。结果表明，在25℃下经拉伸塑性变形后，Ti-Al-Fe合金显微组织中极少发现孪晶，其塑性变形机制主要为位错滑移。-196℃下，该合金具有较好的强度和塑性，表现出孪晶诱发塑性效应，塑性变形过程中产生大量孪晶，孪晶类型为{11-22}型压缩孪晶、{10-12}型拉伸孪晶、{11-24}型压缩孪晶，其塑性变形机制为滑移和孪生共存。孪晶类型和数量在不同变形阶段有所差异，变形初期，孪晶类型主要为{11-22}型孪晶；变形后期{10-12}型孪晶数量增大。

系统研究退火处理温度对低熔点高熵合金Fe35Ni30Cr20Al10Nb5（摩尔比）组织结构和性能的影响。结果表明：随着退火处理温度升高，铸态合金中富Fe-Cr元素的FCC相体积分数逐渐减少，其中的Laves相和B2-NiAl相体积分数逐渐增加。准静态压缩实验显示，铸态样品具有良好的压缩塑性变形能力，随着退火处理温度升高，合金屈服强度先上升后下降，700 ℃退火处理样品的屈服强度最高，为1247.66 MPa，但此时塑性变形量较铸态有所下降。压缩屈服强度随退火处理温度下降的原因主要归因于基体FCC相在高温条件下的分解现象。电化学测试结果表明，合金的耐腐蚀能力随退火处理温度升高而单调提高，900 ℃退火处理样品的自腐蚀电压为-72.02 mV。

针对高刚度轻金属结构材料的需求，设计制备了Mg-8Zn-4Al-0.5Cu-0.5Mn-xLi(x=0,3,5,7)(wt.%)系列镁合金（ZA84-xLi），并优化获得高比模量镁合金。当合金中Li含量为3.14wt%及5.37wt%时，合金基体主要为单相α-Mg，并在晶界附近析出骨骼状Mg32(Al,Zn)49相，在晶粒内部有颗粒状Mg5Al2Zn2相和Al2Mn相；当合金中Li含量为7.57wt%时，合金基体主要为双相组织α-Mg+?-Li。添加Li元素后，在晶界附近生成很多共晶组织，由α-Mg相和层片状AlLi相组成，并随Li含量的增加，层片状AlLi相含量也逐步增大。合金屈服强度随Li含量增加呈逐渐升高的趋势，而抗拉强度基本保持不变。合金的弹性模量随Li含量的增加，呈现先增加后降低的趋势。铸态ZA84-5Li的弹性模量可达51.89 GPa，相较于纯Mg的弹性模量增大7GPa，同时保持合金力学性能基本不变，屈服强度为141MPa，抗拉强度为189MPa，密度为1.71g/cm3。

采用开路电位、电化学阻抗、动电位极化、恒电位极化、暂态电流-时间、Mott-Schottky、X射线光电子能谱（XPS）、扫描电子显微镜（SEM）、电子背散射衍射（EBSD）等研究了激光选区熔化316L不锈钢（SLM 316L）在0.05M H2SO4 + 0.2M NaCl 溶液环境中的钝化行为，并与商用轧制316L不锈钢（R 316L）进行对比。结果表明：2种材料的钝化膜的形核机制均为连续形核，但SLM 316L不锈钢的晶粒尺寸更小，晶界密度更高，钝化膜生长速率更快。SLM 316L不锈钢发生过钝化溶解，未发生点蚀，而R316L不锈钢发生点蚀，SLM 316L不锈钢的耐蚀性能更优，主要是因为SLM 316L不锈钢为均一的奥氏体相，且含有大量小角度晶界；另外，表面生成的钝化膜中O2-/OH-比值更低，载流子密度更低，Cr2O3的含量更高、NiO含量更低，钝化膜的保护效果更好，耐点蚀性能更优。

厚度的调控是提高有机发光二极管（OLED）器件性能的重要手段。本文采用蒸镀法、以石墨烯作为透明阳极、1,1-双[4-[N,N-二(对甲苯基)氨基]苯基]环己烷（TAPC）作为空穴传输层，构建了柔性绿光OLED器件，研究了蒸镀速率对TAPC层形貌的影响，并探讨了TAPC层厚度对器件性能的影响规律。首先，通过控制蒸镀速率在0.5、1.0和1.5 ? s-1，制备了60 nm厚的TAPC层，发现当蒸镀速率为0.5 ? s-1时，TAPC膜具有最低的表面粗糙度（2.52 nm）。随后，在保持其他材料层厚度不变的情况下，以0.5 ? s-1的蒸镀速率制备了厚度分别为50、60、70和80 nm的TAPC层，并构建了OLED器件。通过对比研究发现，当TAPC层厚度为70 nm时，器件性能最佳，其最大亮度达到34,350 cd m-2，最高外量子效率（EQE）达到21.02%。同时，该器件具有优异的柔韧性，且色坐标位于（0.3140，0.6386），是标准的绿光OLED器件。本研究对于推动石墨烯基柔性OLED在显示与照明领域的应用并促进可穿戴器件的发展具有重要意义。

采用多弧离子镀技术，以Cr靶、N2与C2H2分别作为Cr源、氮源与碳源，成功制备了CrN:a-C多相复合涂层。通过调节不同C2H2流量，改变涂层中的碳含量。利用X射线衍射仪（XRD）、拉曼光谱（Raman）、场发射扫描电镜热场（FE-SEM）、多功能摩擦磨损试验机等手段研究了不同碳含量对CrN:a-C多相复合涂层的组成结构、机械性能以及摩擦学性能的影响。结果表明：随着涂层内部碳含量的增加，涂层非晶碳的结构特征逐渐明显，涂层致密性有所下降，导致机械性能逐渐降低，但仍可呈现出较高的结合力和硬度。涂层在干摩擦和5W-30润滑油环境中均呈现出较好的低摩擦与低磨损特性，受碳含量与摩擦产物的影响，两种环境中的摩擦系数和磨损率均是先增大后减小。当C2H2的流量为120 sccm的时候，涂层在干摩擦和润滑油环境中的摩擦系数分别为0.33和0.12，磨损率分别为1.3×10-5 mm3/(N·m)和7.4×10-6 mm3/(N·m)，有望为摩擦副部件提供有效的减磨抗磨防护作用。

近年来，In2Se3因其具有优异的铁电、热电和光电性能而受到广泛关注。然而，作为影响范德华层状材料性能的重要因素，堆垛缺陷尚未在In2Se3中得到深入研究。本文基于像差校正扫描透射电子显微学和第一性原理计算，研究了范德华层状β-In2Se3中堆垛缺陷的原子构型。在2H β-In2Se3中，存在大量的置换型层错(RSF)和滑移型层错(SSF)，发现了一种在热力学上易自发形成的T相滑移型堆垛层错（tSSF）；在3R β-In2Se3中只观察到一种能量较高的滑移型层错；2H和3R β-In2Se3以界面连续过渡的方式发生相分离。此外，本文构建了9种β-In2Se3潜在的堆垛层错构型，计算了相应的堆垛层错能，并从能量角度分析了堆垛层错的成因。最后指出了建立描述类范德华层状材料堆垛层错分类术语的必要性。

双钙钛矿结构的Ca2GdSbO6材料具有稳定结构，是作为荧光粉基质的优质材料之一。本工作采用高温固相法合成了基于Sm3+在597 nm处4G5/2→6H7/2的跃迁发射的新型系列橙红色荧光粉Ca2Gd1-xSbO6: xSm3+（x=0、0.01、0.02、0.03、0.04、0.05、0.06）。通过X射线衍射（XRD）、扫描电子显微镜（SEM）、光致发光 （PL） 光谱、高温荧光光谱和荧光衰减寿命等表征手段对样品的物相结构、光学性质、晶体结构和化学纯度进行研究。通过引入Sm3+作为发光中心，在407 nm激发下，发出波长597 nm的橙红光。随着Sm3 +离子浓度的增大，Ca2GdSbO6: Sm3+荧光粉的发光强度先增大后减小，根据Dexter理论分析其浓度猝灭是由电偶极-电偶极相互作用主导的，Sm3 +离子最佳掺杂浓度x= 0.03。测试得到最佳掺杂样品的色纯度约为99.3%，色坐标为（0.6146, 0.3826）。进一步研究了其热稳定性，发现在453K时其发射强度仅衰减5.56%。以上结果表明，新型橙红光发射Ca2GdSbO6: Sm3+荧光粉有希望应用于近紫外激发型白光 LED且存在巨大的应用前景。

选用气雾化GA和水雾化WA两种不同方法制备的CoNiCrAlY粉末作为初始喷涂粉末，利用超音速火焰喷涂技术制备涂层并进行后续真空热处理，依据GB/T 1484和GB/T 1479测定粉末的流动性和松装密度，采用XRD进行物相分析，采用金相显微镜和扫描电镜进行显微结构分析，涂层结合强度的测试采用万能试验机，显微硬度采用全自动硬度计，抗氧化性能在箱式电阻炉中进行。结果表明，与WA相比，GA制备的CoNiCrAlY粉末为球形或近球形，流动性好，松装密度大，制备的GA涂层结构致密均匀，β相含量高，孔隙率低，结合强度高，硬度高。经过真空热处理后两种涂层中粒子出现明显的融合现象，β相含量增加并且分布更为均匀，孔隙率降低，硬度降低。真空热处理态WA涂层结合强度有所提高，但涂层内仍存在孔径较大的孔隙。真空热处理态GA涂层具有最为优异的抗氧化性能。

两性离子水凝胶具有良好的生物相容性和防菌粘附性能，是目前最具潜力的软骨修复替换材料之一。然而其力学性能与天然软骨存在一定差距，极大限制其实际应用。本文采用多巴胺分别在酸、碱条件下修饰纳米羟基磷灰石，以获得纳米粒子改性的复合水凝胶。研究发现多巴胺能够在纳米羟基磷灰石表面形成氧化膜，且改性纳米粒子中的苯环与两性离子水凝胶高分子链形成共价键结合。同时，多巴胺在酸性条件下会提高纳米羟基磷灰石的分散性，进而增强两性离子水凝胶的热稳定性（323℃才发生分解），也能够改善水凝胶的网络结构强度（储能模量为2.7 MPa）和内耗能力（损耗因子为0.041）。而且，酸性纳米复合水凝胶的抗压能力达到11.66 MPa，相对于纯PSBMA两性离子水凝胶提升了32倍。因此，酸性纳米复合水凝胶的结构特点和力学性能与天然软骨相似，为仿生材料的设计与制备提供重要参考。

通过Thermo-Calc计算设计了一种用于钢丝的纳米贝氏体钢，成分为Fe-0.8C-2Mn-1.5Si-1.5Cr-0.25Mo-0.25Ni-1Al-0.25Co-0.1V。利用热膨胀相变仪、扫描电镜(SEM)、X射线衍射(XRD)、透射电镜(TEM)和拉伸试验等研究了等温淬火温度和时间对其组织和力学性能影响。结果表明：该材料低温等温淬火后的组织为纳米结构的贝氏体铁素体板条、残余奥氏体和少量的马氏体。随等温淬火温度的升高，相变速率增加，贝氏体铁素体的体积分数增加。随着等温淬火时间的延长，贝氏体铁素体体积分数增加，过冷奥氏体的量减少，室温下得到的块状 M/A岛的尺寸和体积分数减少，碳的配分使过冷奥氏体稳定性提升， M/A岛中的脆性马氏体比例大幅减少，拉伸断口由混合型断裂向准解理断裂转变。实验钢在230℃保温48h后，强塑性匹配最佳，其抗拉强度和屈服强度分别达到1625和1505MPa，延伸率达到34.5%。