将铝交联膨润土与有机溶剂溶解的EVA混合制备导水复合涂层, 测定了纤维在不同温度下的连续失水情况、交联剂对膨润土的修饰效果和材料的孔结构. 结果表明, 铝离子水解产生多种聚合度交联剂, 膨润土经其修饰后层间由单一的规则孔道变为多种杂化孔道, 最小孔道是一种尺寸为1.5 nm的板状毛细孔, 增大了比表面积, 提高了吸附性能. 这种结构产生的毛细孔凝聚能实现对水的有效控释.

用反应合成法制备了Al质量分数为35%的多孔TiAl合金,用约束烧结优化孔结构后多孔体的最大孔径约2--3 um,用化学镀方法制备了Pd/多孔TiAl合金基复合透氢膜, 研究了复合透氢膜的性能.结果表明, 制备出的复合透氢膜为纯净钯膜, 表面膜层致密, 厚度约为7 um.在600℃以下, Pd/多孔TiAl合金复合膜具有良好的界面热稳定性.在500℃退火后复合膜具有优异的抗热震性能. 退火后复合膜的氢分离性能为:在温度为500℃、压差为0.02--0.18 MPa条件下,复合膜的氢气平均渗透系数F为5.1×10-6mol×m-2×s-1×Pa-1,H2/N2选择性为323--400.

依据等原子比和高混合熵的合金设计理念制备TixCrFeCoNiAl 多组元固溶体合金系, 研究了该合金系的室温压缩力学性能和显微硬度, 并对其强化机制进行了探讨. 结果表明: TixCrFeCoNiAl合金系具有很高的强度和优异的综合力学性能, 其中T1合金的屈服强度、断裂强度和塑性变形量分别高达2.259 GPa、3.135 GPa和23.22%; 该合金系具有很高的显微硬度, 且随着Ti含量的提高而近线性地提高, T3合金的显微硬度达到HV768; 固溶强化机制、 纳米相弥散强化机制和晶格畸变效应使合金系具有很高的强度和显微硬度.

本文的目的是研究Cr17铁素体不锈钢的初始凝固组织对与皱折特性相关的晶粒簇的演变的影响以及揭示初始凝固组织对冷轧退火板皱折的影响机制。利用电子衍射背散射（EBSD）技术对Cr17铁素体不锈钢不同初始凝固组织的铸坯的轧制、退火试样的五种晶粒簇进行了研究。结果表明，晶粒簇的演变对初始凝固组织的依赖性很大。等轴晶铸坯的冷轧退火试样比柱状晶铸坯的冷轧退火试样具有更少的{001}<110>晶粒簇和更多的{111}<112>晶粒簇，且两种晶粒簇的分布更紧密。两种铸坯冷轧退火试样的皱折特性的差异归因于两者的{001}<110>、{111}<112>晶粒簇数量和分布的不同，而与{001}<010>、{111}<110>、{112}<110>晶粒簇无关。

在铝粉末样品的固相烧结过程中使用同步辐射CT(SR--CT)技术对其进行实时投影成像, 用滤波反投影算法重建得到了铝粉末在烧结过程中不同时刻的内部微结构的二维断层重建图像, 并用数字图像处理技术得到了三维重建图像; 通过重建图像清晰地观测到样品在3个烧结阶段中颗粒的接触、烧结颈的形成、 晶粒和气孔的长大以及气孔球化并收缩等现象, 从而实现了对铝粉末烧结过程的实时和无损观测. 统计了样品在不同烧结时刻的孔隙率、孔隙率随着烧结时间和烧结时间对数的变化曲线, 并根据曲线分析了样品在不同烧结时刻致密化速率的变化, 得到了烧结中期孔隙率与时间对数的线性关系, 结果与现有烧结理论吻合.

采用单层和双层印刷法在氧化铝衬底上制备功能陶瓷厚膜用Pt电极, 研究了烧结温度、升温速率和电极厚度对Pt电极层的表面形貌、表面覆盖率和表面粗糙度的影响,以揭示晶粒长大、气孔生长及致密化机制. 结果表明, 在单层印刷Pt电极的烧结过程中,低温阶段残留的碳使不同温区Pt的主导扩散机制不同.双层印刷Pt电极中第一层在600℃下烧结后,印刷第二层再在1200℃下烧结具有最大表面覆盖率和最小平均粗糙度(其值约为0.82 um),同时具有最好的导电性能(方阻为0.044 Ω/□).

以Fe、Al粉末为原料, 用反应合成工艺制备FeAl金属间化合物多孔材料, 表征了孔结构.结果表明, 在FeAl金属间化合物多孔材料的制备过程中烧结坯发生明显的体积膨胀;在1000℃以下, 随着烧结温度的升高FeAl烧结坯的孔隙度和最大孔径增大;经1000℃烧结后FeAl多孔材料的孔隙度为35.3%, 最大孔径为2.0 um;造孔机理是Kirkendall效应造孔、反应造孔以及粉末颗粒间隙孔的演变.

研究了在12 T强磁场下冷却速率对Fe-0.76%C钢中先共析铁素体的显微组织和性能的影响,结果表明: 先共析铁素体晶粒的伸长方向与磁场方向的夹角随着冷速度的提高而增大,其原因是高速冷却时原子扩散减弱. 在冷却速率相同的条件下, 与非磁场热处理样品相比,强磁场热处理样品的先共析铁素体面积明显增加, 宏观硬度下降,因为强磁场使Fe-0.76%C钢表现出更明显的亚共析钢特征.

用磁过滤阴极真空弧源法在单晶硅基片上制备纯铁薄膜,分析了薄膜表面的组成、元素价态和薄膜的物相结构,研究了薄膜的腐蚀降解行为和抗凝血性能. 结果表明:具有纳米晶粒的纯铁薄膜其腐蚀速率低于普通晶粒的纯铁,在纯铁薄膜表面粘附的血小板数量少于316L不锈钢, 且激活和团聚比较轻微,增生的伪足数量比较少；纯铁薄膜表面对血浆中的凝血因子激活比较轻微,具有较好的抗腐蚀性和血液相容性.

制备TiO2和掺镧TiO2-变压器油纳米流体, 研究了流体的流变行为和电场调控特性. TiO2和掺镧TiO2均为锐钛矿型, 平均粒径为18.7 nm.TiO2和掺镧TiO2纳米流体的零场粘度42.4 mPa×s, 外观透明,存放六个月不发生沉降. 在外加电场的激励下,未掺镧TiO2纳米流体的粘度随着电场强度的增大而减小,而掺镧TiO2纳米流体的粘度随着电场强度的提高而增大,镧的掺杂量为3%时粘度最大增幅为35%. 掺镧纳米流体的介电损耗和介电常数明显增大,颗粒界面极化增强是流变性能改善的原因.

用电沉积方法制备非晶态Ni-S-Co合金镀层, 研究了镀层的电化学性能. 结果表明,与非晶态Ni--S合金相比, Co的引入可提高镀层中S的含量.在析氢反应中非晶态Ni--S--Co合金电极具有很高的电化学活性,电流密度为150 mA×cm-2时其析氢过电位仅为70 mV,比非晶态Ni-S合金低20 mV.在长时间电解过程中S发生溶出反应有助于提高电极的表面粗糙程度, 是提高电极析氢活性的重要原因之一. 在析氢过程中,非晶态Ni--S--Co合金电极吸附大量的H原子, 使反应的活化能降低,这是其析氢活性高的主要原因. 非晶态Ni--S--Co合金镀层的析氢机理为电化学脱附机理,即一快速的Volmer反应(电化学步骤)和一较慢的Heyrovsky反应(电化学脱附步骤).

采用高温有机金相法, 在非配位溶剂中用双配位体系十八胺(ODA)和三辛基氧化磷(TOPO)合成了CdSe量子点(QDs), 表征了量子点的形貌,研究了双配位体系中不同ODA与TOPO质量比对CdSe量子点的尺寸分布和荧光量子效率的影响.结果表明, 引入ODA后, 可制备出分散性良好、形状规则、尺寸分布均匀的CdSe量子点.当ODA与TOPO的质量比为3-4时, 量子点的尺寸约为3 nm,光谱半高宽(FWHM)达到最小值29 nm, 其量子效率可以达到52.8%-58.1%.

使用置换原子计算层错能的热力学模型计算了Ni--Al--Re(Ru)合金的层错能, 研究了合金元素和温度对层错能的影响. 结果表明：随着温度的提高, Ni-Al-Re(Ru)合金的层错能增加. Ni-6%Al-4%Re合金的层错能随着温度的提高线性增加. Ni-6%Al-4%Ru合金的层错能, 在温度低于500℃时随着温度的提高呈抛物线规律增加, 高于500℃时随着温度的提高呈线性规律增加. Al原子可明显降低Ni-6%Al-4%Re(Ru)合金的层错能. 随着Al含量的提高, 原子偏聚自由能(ΔGγ→ε s)降低, 使Al原子自发偏聚, 并促进γ’有序相的形成和数量的增加, 是合金层错能降低的主要原因. 而Ru原子降低合金的偏聚自由能, 可提高γ’有序相的稳定性. 随着温度的升高, 原子偏聚引起的自由能(ΔGγ→ε s) 增加可抑制原子偏聚; 当温度高于 500℃时, 含Ru合金有比Ni--Al--Re合金高的原子偏聚自由能 (ΔGγ→ε s), 故元素Ru能抑制原子的偏聚和TCP相的析出.

以可反应性纳米SiO2(RNS)为填料, 用熔融共混法制备SiO2/尼龙1010纳米复合材料, 表征其力学性能并研究了增强和增韧机理. 结果表明,在熔融共混过程中RNS与尼龙1010发生了强烈的界面相互作用, 提高了材料的拉伸强度、断裂伸长率和弹性模量; 而纳米SiO2的表面有机修饰层使材料的韧性有所提高.纳米SiO2质量分数为1.0 %的复合材料拉伸强度最大, 比纯尼龙1010的高4%;而0.7%纳米SiO2 的复合材料断裂伸长率和弹性模量最大, 分别比纯尼龙的高16.6%和13.4%.

进行超声波疲劳和疲劳裂纹扩展速率实验, 研究了3种60Si2CrVA弹簧钢的超高周疲劳破坏行为.结果表明, 60Si2CrVA弹簧钢的超高周疲劳性能主要与其中夹杂物的尺寸有关,即随着夹杂物尺寸的减小, 钢的疲劳寿命和疲劳强度均逐渐提高.对于内部夹杂物引起的疲劳破坏, 在低应力幅、高循环周次(约大于106 cyc)条件下,在夹杂物周围的鱼眼处往往存在粗糙的粒状区域(GBF). 对于A-60钢,随着疲劳源夹杂物处应力场强度因子幅的减小, 疲劳寿命增加;而GBF处的应力场强度因子幅并不随疲劳寿命变化而变化,基本为一常数(平均值为4.6 MPa×m1/2),与疲劳裂纹扩展门槛值(4.3 MPa×m1/2)接近.

以泡沫镍为载体制备一系列活性组分为SnO和Sn的整体催化剂,测定了催化剂对邻苯二甲酸二(2-乙基己)酯(DOP)合成反应的催化活性,研究了电镀电流密度、电镀温度和焙烧处理对催化性能的影响,以及整体催化剂的寿命和失活的原因. 结果表明,所制备的SnO(Sn)/泡沫镍整体催化剂对DOP的合成有很好的催化活性和选择性.用整体催化剂Sn/Ni-3(300)催化DOP的合成反应,在1h的反应时间内邻苯二甲酸酐的转化率达到96.75%;反应平衡时合成的产物中DOP的选择性达到97%以上.SnO(Sn)/泡沫镍整体催化剂使用后很容易从反应体系中分离,不需要任何处理即可重复使用多次.

采用微波无机合成技术制备固体氧化物燃料电池(SOFC)阴极材料La1-xSrxMnO3,表征了结构和性能, 研究了微波功率、反应时间和原料粒度等微波合成条件对其性能的影响,以及合成La1-xSrxMnO3的反应机理.

制备N--烷基化改性壳聚糖微球, 研究了溶液pH值、2,4-二硝基酚浓度、温度和氯化钠含量等因素对其吸附性能的影响. 结果表明,庚醛改性壳聚糖微球具有较好的抗酸碱性能;溶液的pH值对庚醛改性壳聚糖微球吸附性能的影响较大, pH值为3.6、吸附时间为1 h时,对2, 4--二硝基酚的吸附量最大(达到400 mg×g-1);2, 4--二硝基酚浓度对吸附的影响符合Freundlich等温方程;改性壳聚糖微球对2, 4-二硝基酚的吸附性能明显优于未改性的壳聚糖,对浓度为15 mg×L-1的2, 4--二硝基酚溶液的吸附量分别为3.0 mg×g-1和1.45 mg×g-1.

采用复合燃料爆燃法制备具有不同晶形的纳米氧化锆粉末,研究了燃料的组分和用量对纳米氧化锆晶相的影响, 以及用爆燃法制备氧化锆纳米粉体的机理. 结果表明: 借助在不同温度段硝铵、尿素和高氯酸铵等铵盐的渐次分解所释放出的气体的膨胀效应, 实现了微晶间的气相阻聚;复合铵盐的爆燃产生的热量为氧化锆的瞬间转相提供了能量; 调节复合燃料各组分的配比,可以制备出四方相、单斜相以及四方相/单斜相混相的纳米二氧化锆(粒径10--50 nm).

研究了多重热处理对TC4钛合金的显微组织和力学性能的影响.多重热处理温度中第一重处理位于单相区, 第二重位于两相区,前两重热处理均采用不同的冷却速率, 最后进行时效处理. 结果表明:采用不同多重热处理制度可以调节材料的显微组织参数,包括片状α的长度、宽度、长宽比以及次生α片层的数量等,从而可以优化材料力学性能的搭配, 特别是显著提高片层组织的塑性.采用适当的多重热处理不仅提高了材料的强度和塑性, 而且使材料的断裂韧性有一定程度的提高.