研究了“离位”增韧的双马来酰亚胺复合材料层压板的I型和II型层间断裂韧性、 层间微结构及其形貌变化、冲击分层损伤和冲击后压缩强度, 以及典型面内、 面外的基本力学性能. 结果表明, 通过热反应失稳分相、相反转和颗粒粗化等一系列过程, “离位”增韧在复合材料的层间形成了热塑性树脂/热固性树脂双连续的3--3相结构, 这种结构大大提高了复合材料层压板的层间韧性、冲击损伤阻抗和损伤容限等性能.

建立了“极化-弛豫-阻抗测量”的多周期电化学测试方法, 并用此方法研究了热浸镀锌--55%铝--硅合金镀层不同组织的耐蚀性能. 结果表明, 锌--55%铝--硅镀层的腐蚀分为三个阶段, 分别对应镀层结构中的富Zn相、富Al相和合金相, 其腐蚀反应极化电阻的平均值分别为500Ωcm2、 1000cΩm2和12000cΩm2, 表明合金相的耐蚀性能最好.

研究了回归时间对RRA处理后高Zn超高强度铝合金的组织和性能的影响. 结果表明, 以100℃/24 h为预时效和再时效参数, 合金在200℃回归7 min的RRA(回归再时效)状态综合性能最好. 其室温力学性能达到: σb=795 MPa,σ0.2=767 MPa, δ5=9.1%; 抗应力腐蚀性能达到: 在3.0%NaCl+0.5%H2O2腐蚀液环境及210 MPa拉伸应力下, 断裂时间大于720 h. 在200℃/7 min回归的RRA状态, 其晶内的弥散粒子和再时效期间变窄的晶界无析出带保证了合金的超高强度. 随着回归时间的延长, 晶内粒子的弥散度下降, 回归时形成的较宽的晶界无析出带不能再时效粒子填充而使强度大幅度降低. 同时, 处于该状态的合金具有优良的抗应力腐蚀性能, 得益于晶界大尺寸、 大间距粒子具有捕获氢原子、逸出氢气泡的作用, 以及回归降低了晶界附近的位错密度、 切断了氢原子向晶界迁移的通道.

研究了波浪型倾斜板振动过程中Al-6Si-2Mg合金的组织演化规律和球形晶组织的形成机理. 结果表明: Al-6Si-2Mg合金的非枝晶组织形成过程主要受到两种机制的作用. 第一种机制是熔体爆发形核和球状长大机制: 倾斜板为形核提供了足够大的过冷度和异质形核基础, 使熔体爆发形核, 熔体均匀的成分场和温度场使部分晶粒球状生长; 第二种机制是枝晶臂颈缩断裂和磨圆熟化机制: 流动和振动使晶粒低熔点处颈缩断裂, 断裂晶粒不断磨圆熟化形成近球形组织.

用低过热度浇注和弱行波电磁搅拌工艺制备半固态AlSi7Mg合金浆料, 研究了浇注温度和搅拌功率对其初生α-Al形貌的影响. 结果表明, 用该工艺可制备初生$\alpha$--Al形貌呈小而圆整的球状晶粒、组织分布均匀、 较大尺寸(直径为127 mm)的半固态AlSi7Mg合金浆料. 浇注温度合适, 短时间弱电磁搅拌(8 s左右)就可获得初生α-Al形貌大部分为球状, 组织分布比较均匀的浆料组织. 浇注温度一定, 适当提高搅拌功率可明显改善初生 α-Al的形貌, 但是过高的搅拌功率并不能使初生α-Al的形貌进一步改善. 用该工艺制备的半固态AlSi7Mg合金浆料, 从其边部到心部的径向组织初生 α-Al形貌经历了一个从枝晶组织向蔷薇状组织再向球状组织转变的过程.

用Gleeble1500热模拟试验机进行单轴热压缩实验, 研究了过共析钢在过冷奥氏体形变过程中的组织演变规律. 结果表明: 过冷奥氏体变形可以抑制网状渗碳体的形成, 过冷奥氏体动态相变只得到珠光体组织, 在继续变形过程中珠光体发生动态球化, 得到超细化(α+θ)复相组织. 提高形变温度使过冷度降低, 阻碍过冷奥氏体动态相变的进行; 而降低应变速率使变形时间延长, 有利于过冷奥氏体动态相变和珠光体动态球化的进行, 但得到的超细化复相组织较为粗大.

用直流电弧等离子法蒸发Co-B非晶合金, 以Co-B非晶合金靶材, 制备了BN包裹Co和少量CoB合金的纳米颗粒, 用高分辨电镜、 X--Ray衍射及选区电子衍射和光致发光光谱及红外光谱对其进行了表征. 结果表明, 所制备的纳米颗粒是一种具有核壳结构的纳米胶囊, 尺寸为10-100 nm, 核由Co和少量CoB合金组成, 壳是厚度为3-5 nm的BN; Co/CoB作为催化剂在蒸发时促使B与N反应, 生成BN包覆在其表面形成纳米胶囊. 壳核结构能防止纳米Co颗粒的氧化和团聚. 这种纳米胶囊的饱和磁化强度为63.16 Am2/kg, 矫顽力为23.16 kA/m. 其矫顽力比相应的块体材料提高的主要原因, 是颗粒尺寸变小和多畴粒子畴壁的钉扎作用.

使用基于金属型的微精密铸造工艺成形了微米尺度的三维复杂的Zn-4Al合金微齿轮铸件, 观察了微铸件显微组织的演变规律. 结果表明, 与常规铸件相比, 微铸件表现出典型的快冷非平衡凝固特征, 晶粒显著细化, 最小的晶粒尺寸仅为常规铸件的1/20左右; 而且共晶组织的形态发生转变, 由平衡凝固时的层片状转变为棒状, 初生相β-Zn的比例提高, 其主要原因是微铸件尺寸引起的冷却速度的提高.

使用三纤维/基体有限元模型研究了纤维失效和基体屈服后钛基复合材料内微区应力分布, 结果表明: 钛基复合材料内纤维失效端面的轴向应力降为0, 承载能力降低, 相邻基体和未失效纤维的承载能力升高；随着纤维体积分数的增大, 失效后应力和失效前应力的比值增大; 当中心纤维断裂时, 纤维体积分数高的复合材料立即失效, 且失效形式为共面失效; 对于纤维体积分数低的复合材料, 基体屈服对纤维与基体之间的载荷传递有重要的影响.

在5.0 GPa、1300-1800℃条件下不使用烧结助剂高压烧结制备了AlN陶瓷, 研究了烧结温度和烧结时间对AlN高压烧结体微观结构和残余应力的影响. 结果表明: 高压烧结制备AlN陶瓷能有效地降低烧结温度和缩短烧结时间, 在5.0 GPa /1400℃/50 min条件下AlN烧结体表现出穿晶断裂模式; 将烧结温度提高到1800℃在AlN陶瓷中形成了单相多晶等轴晶粒组织; 在5.0 GPa/1700℃/125 min条件下AlN陶瓷内部存在2.0GPa的残余压应力, 其原因是在高压烧结AlN陶瓷出现了晶格畸变

采用矩形平面大弧源离子镀技术在201奥氏体不锈钢基体表面制备TiN硬质薄膜, 研究了脉冲偏压对TiN膜层的表面形貌、相结构、硬度和耐磨性能的影响. 结果表明, 随着脉冲偏压的增大, 薄膜中大颗粒的数目先增加后减少, 这是大颗粒受到离子拖曳力和电场力双重作用的结果. 存在一个最佳的脉冲偏压, 使得制备出的TiN膜层具有较高的I(111)/I(200)比例和较高的耐磨性. 脉冲偏压为-300 V时制备的TiN膜层具有最好的综合性能.

用微波辐射法合成了PNIPAAm共聚水凝胶, 表征和测定了孔隙结构、形貌、溶胀和退溶胀速度. 结果表明: 与水热法相比, 用微波辐射法合成的共聚水凝胶孔结构发达; 在低于LCST下的溶胀率可达538, 远远超过普通水浴法所得的共聚水凝胶的溶胀率; 用微波辐射法所合成的PNA系列水凝胶具有比PNIPAAm更高的溶胀和退溶胀速度. 微波辐射条件下特殊的“热效应”和“非热效应” 有助于合成具有多孔结构网络的共聚水凝胶. 这种孔结构有利于水分子的储存和扩散, 提高了它的平衡溶胀率和水凝胶对环境温度的响应速度.

用溶胶-凝胶(Sol-Gel)工艺制备纳米NiO粉体, 研究了烧结温度对其结构和电化学性能的影响. 结果表明, 以醋酸镍、柠檬酸、乙二醇为原料通过酯化--络合过程合成的凝胶, 在烧结过程中在430℃完全分解并逐渐形成NiO纳米晶; 随着烧结温度的升高, 纳米NiO粉体的结构趋于完善、晶粒尺寸逐渐增大, 其电化学循环性能逐渐提高; 在600℃烧结2 h可得到平均粒径约为40 nm、呈球形的NiO纳米晶颗粒. NiO纳米晶的首次和第10次充放电比容量分别高达850 mAh/g和\linebreak 471 mAh/g, 具有良好的容量保持率, 明显优越于用固相法制备的NiO粉体.

以Ti--Al--Si合金作为合金化填充材料, 用氮氩混合等离子气体对SiCp/Al基复合材料进行等离子弧原位焊接, 研究了Ti-Al-Si对焊缝的组织和性能的影响. 结果表明: 填加Ti-75Al-5Si合金时, 熔池中Si和Ti的联合作用有效抑地制了针状脆生相Al4C3的生成, 形成了稳定的熔池, 得到了以TiN、AlN 、TiC和Ti5Si3等为二次增强相的焊缝. 焊缝的组织致密, 结合良好, 其最大拉伸强度为225 MPa

结合压下率理论模型, 研究了厚度为210 mm、230 mm、250 mm, 宽度为1000 mm、1150 mm、1300 mm的连铸板坯轻压下率的变化规律. 结果表明: 板坯的厚度越大, 轻压下率沿着铸机的流线线性减少越缓; 板坯的厚度对轻压下率和平均压下率的影响比较大; 压下率的入口值和出口值与板坯的厚度呈线性反比; 板坯厚度增加10%, 平均压下率减少10%; 板坯的宽度对轻压下率和平均压下率的影响较小.

分别用磁控溅射和等离子体增强化学气相沉积方法在PMMA基底上沉积硅膜和含氢非晶碳(a-C:H)膜.用氩离子溅射硅靶制备硅膜, 以甲烷和氢气为反应气体在不同自偏压下制备非晶碳膜.分别用原子力显微镜、X射线光电子能谱和紫外拉曼光谱表征薄膜的形貌和结构, 并分别用纳米压痕仪和栓盘摩擦磨损试验机测试其机械和摩擦学性能. 结果表明, 沉积碳膜的PMMA基底呈现出高硬度、低摩擦系数和低磨损率的特性. 碳膜的显微结构、 机械和摩擦学特性均显著依赖薄膜沉积过程中使用的自偏压, 其摩擦系数和磨损率与其硬度和sp3含量密切相关.

研究了BaTiO3-R2O3-MgO(R=La, Ce, Pr, Nd, Sm, Gd, Dy, Ho, Y, Er, Yb) 系介质的稀土掺杂效应. 结果表明, 大半径稀土离子在BaTiO3中形成元素均匀性分布, 并促进晶粒的长大; 而小半径稀土离子能产生明显的细晶效应, 在晶界局部富集而偏析出现焦绿石型第二相晶粒R2Ti2O7. 随着镧系收缩, 稀土掺杂BaTiO3陶瓷的绝缘电阻率明显提高, 而稀土离子在BaTiO3中的固溶度大致呈降低趋势. 大半径稀土掺杂材料的ε-T$曲线呈现单峰效应且居里点下移, 而小半径稀土掺杂材料为双峰效应且居里点上升, ΔC/C-T$稳定性显著提高达到X8R.

结合共沉淀原理和腐蚀电化学原理, 提出了一种合成LiFePO4的新方法. 对新方法合成路线中的反应物、添加物以及热处理条件作了实验分析, 并用XRD分析了LiFePO4的晶体结构和晶粒尺寸分布, 用SEM分析了形貌, 用充放电测试技术分析了材料的比容量及其电化学性能. 结果表明: 新方法在合成中不引入其它杂质离子, 避免了常规共沉淀合成工艺中过滤、 洗涤等过程对LiFePO4前驱体的不利影响. 用新方法制备的LiFePO4晶粒分布在20-70 nm, 在0.1C下首次放电容量为\linebreak 147 mAh/g. 新方法有利于对LiFePO$_{4}$的Mg2+掺杂改性, 明显地提高LiFe1-xMgxPO4的电化学性能.

在类仿生溶液中用电沉积法在阳极氧化处理后的钛基体上电沉积均一的羟基磷灰石涂层, 研究了阳极氧化处理后对HA涂层耐蚀性能、沉积效率和结合强度的影响. 结果表明: 用该方法沉积的HA涂层结构单元的排列与人骨类似, 具有优良的生物诱导性能. 经过阳极氧化后钛表面生成均匀的纳米孔洞结构, 增强了与HA涂层的机械结合和涂层的阻抗值, 提高了涂层的结合强度和耐腐蚀性能. 同时, 在类仿生溶液中二氧化钛吸附羟基, 通过库仑力和氢键作用大大提高了沉积效率, 并因其纳米孔洞结构促进HA的形核, 形成更加细小、致密的针状HA晶体结构, 提高了涂层的结合强度和耐腐蚀性能.