从Al基非晶态合金结构特性的视角, 评述了目前与非晶合金形成能力相关的一些重要理论和判据, 以期推动具有块体玻璃形成能力的Al基非晶态合金体系的设计与研制.

介绍了常用的冲击波加载技术及其在材料研究中应用的现状, 并对其进一步发展进行了探讨.

用两步水热合成方法制备硼掺杂纳米晶TiO2粉体, 研究了硼在纳米晶氧化钛中的掺杂状态. 结果表明, 一定硼源加入和水热过程是在TiO2粉体中实现有效硼掺杂的必要条件. 当硼含量较高时, 硼原子在TiO2表面形成具有可调节TiO2 能带结构的B-Ti-O表面掺杂态, 可有效提高TiO2的可见光吸收性能, 而且可见光吸收强度随着硼掺杂量的增大而提高.

使用脉冲激光沉积(PLD)技术在Si(100)衬底上沉积钇稳定的氧化锆(YSZ)薄膜, 用XRD分析薄膜的结晶取向, SEM和AFM观测薄膜表面形貌, 研究了在200--650℃的不同衬底温度下薄膜的择优生长. 结果表明: 衬底温度较低的YSZ薄膜为非晶组织, 衬底温度为300--500℃时YSZ晶粒以表面能低的 (111)面首先择优生长, 衬底温度超过550℃后晶粒活化能提高而使表面能较高的(100) 晶粒择优生长. YSZ薄膜是典型的岛状三维生长模式, 较高的衬底温度有利于原子在衬底表面迁移和重排结晶长大. 同其它沉积技术相比, 用PLD技术能在比较低的衬底温度下在Si(100)表面原位外延生长出较高质量的YSZ薄膜.

用静态失重法、动电位极化曲线和电化学交流阻抗谱等方法研究了Mg-11Li-3Al-0.5RE 合金在碱性NaCl溶液中的腐蚀行为, 结果表明: 在碱性NaCl溶液中, 随着Cl-浓度的升高, 合金的平均腐蚀速率增大, 腐蚀电流增大, 体系中R sol R t、 R f减小, 腐蚀严重; 当溶液的碱性增强时, 合金的点蚀电位正移, 表面膜钝化作用增强, R f提高, 同时R t和R sol增大, 减缓了腐蚀的进行; 在合金表面生成的腐蚀产物主要成分为Mg(OH)2、 Al2O3和Li2O2; Mg-11Li-3Al-0.5RE合金的腐蚀以点蚀为主, 逐渐向基体内部和四周扩大, 形成较深的蚀坑.

对时效后的Mg--Gd--Y合金进行了组织结构及性能的分析. 结果表明, 该合金有明显高于AZ80合金的硬度, 但是抗拉强度只有400 MPa. 因为中间合金未充分溶解, 难以得到单一的过饱和相. 析出的β'相标定结果为简单正交结构, 而不是底心正交结构.

用动电位极化曲线和Mott-Schottky分析电化学测试手段, 研究了磁控溅射K52高温合金纳米涂层在3.5 % NaCl溶液中的电化学腐蚀行为. 结果表明, 在3.5 % NaCl溶液中, 纳米化虽然没有改变K52合金表面钝化膜的半导体类型(p型), 但是改善了钝化膜的致密度性, 降低了钝化膜中的载流子密度, 提高了钝化膜的稳定性. 所以, 纳米涂层更耐氯离子侵蚀.

碳锰钢中有亚微米和微米两种晶粒尺寸的铁素体, 在亚临界时效热处理中具有不同的晶粒长大行为. 亚微米尺寸的铁素体在亚临界时效热处理中逐渐长大, 材料的硬度逐渐降低; 与亚微米尺寸的铁素体不同, 微米尺寸的铁素体在亚临界热处理中具有很高的稳定性, 晶粒尺寸和材料的硬度基本保持不变. 铁素体晶粒的长大行为与晶粒的表面能和晶粒中的第二相有关.

PE100管材料基体树脂中界面区的含量比较高(高于10%), 而完全无定形区的含量极低. 界面区含量表征非晶区中运动部分受阻的链段所占的比重, 因而上述结果意味着PE100管材料中非晶区中链段表现出强烈的缠结倾向. 界面区的含量(或非晶区的组成特征)决定了材料的耐慢速裂纹增长性能, 而固相区含量则决定了材料的力学强度, 两种影响因素的平衡决定了最终管材料的长期使用性能.

以激光为热源, 以SiC纳米颗粒材料为前驱体, 用激光照射SiC纳米颗粒原位生长晶须. 结果表明: 由于激光能量输出的瞬时特性, SiC纳米颗粒受到激光的照射可瞬时生成SiC晶须. 随着激光功率的提高, 晶须的直径从纳米级增大到微米级. 由于在激光光斑内能量呈高斯分布, 光斑内不同区域的SiC颗粒的温度不同, 致使生成的晶须形态在不同的区域分别呈现为团絮状、 网状和棒状等. X射线衍射分析表明, 激光照射SiC纳米颗粒原位生长的晶须具有很高的纯度.

用低过热度浇注和弱行波电磁搅拌工艺制备A356铝合金半固态浆料, 研究了浇注温度和搅拌功率等复合工艺参数对A356铝合金的半固态浆料的影响. 结果表明, 这个复合工艺促使初生α-Al几乎在整个熔体区域形核, 增加了初生α--Al同时形核的位置和数量, 在合金凝固的初期形成足够多的晶核, 从而在合金熔体中形成球形或近球形的组织. 在浇注温度和浇注功率分别为630℃和1.2 kW条件下可以制备出球状初生 α-Al晶粒的A356铝合金半固态浆料. 与单纯低过热度浇注的A356铝合金试样相比, 在弱行波电磁搅拌条件下, 适当提高浇注温度也可获得理想的球状A356铝合金浆料, 同时可简化浇注工艺.

进行3--氨丙基膦酸(APP)在Ti--O薄膜表面的自组装并在其表面接枝明胶分子, 研究了细胞相容性. 结果表明, APP自组装的最佳温度为80℃, 时间为4 h, 自组装后水接触角降低, 表面C、N元素含量提高; 表面明胶在模拟体液中前4 d有少量释放, 之后体系稳定, 稳定后表面明胶的有效密度为2.3 μg/cm2. 接枝改性后的Ti--O薄膜表面促进了内皮细胞的生长和增殖, 提高了表面的细胞相容性.

用烧结法制备了化学计量比和高Ba含量的两组BaO--Al2O3-SiO2BAS系微晶玻璃, 研究了晶种对低温烧结BaO--Al2O3-SiO2系微晶玻璃析晶的影响. 结果表明, 玻璃的软化温度随着晶种含量的增加而提高. 在两组玻璃粉中添加晶种有助于降低析晶活化能, 促进六方钡长石和单斜钡长石的析出; 晶种含量为1%时活化能最小, 成分为化学计量比的玻璃析晶峰值温度也最低. 在850℃保温时间2 h, 添加1%晶种的BAS系微晶玻璃全部转变为单斜钡长石. 在两组成分的BAS系微晶玻璃中, 六方钡长石的析出表现为整体析晶. 不加晶种时, 单斜钡长石通过六方钡长石单斜钡长石的晶型转变析出, 表现为整体析晶;

用静电纺丝法制备一系列不同二氧化锆含量的ZrO2/PVA杂化电纺纤维, 研究了纤维的稳定性和疏水性. 结果表明, ZrO2水合物与PVA通过分子间羟基键合形成ZrO2/PVA杂化; 经ZrO2杂化的PVA热分解温度由200℃升高至 250℃左右; 电纺纤维的平均直径为100--400 nm, 随着ZrO2含量的增大, 纤维的直径先增大后减小并且珠结增多, 无定型程度逐渐提高; 与纯PVA纤维相比, ZrO2/ PVA杂化纤维在酸性、中性和碱性条件下的疏水性和稳定性均明显增强.

对于用射频磁控溅射技术在Si基片上制备的Bi:YIG系薄膜, 用快速循环退火方法对其进行晶化处理, 研究了退火温度对Bi:YIG薄膜结晶状态和形貌的影响, 以及退火气氛和循环周期对薄膜性能的影响. 结果表明, 用快速循环退火可以在Si单晶基片上得到磁性能优良的薄膜 (饱和磁化强度139 kA/m, 矫顽力6.37 kA/m)并使薄膜形貌有较大改善, 在石英基片上制备的薄膜法拉第角比常规退火的薄膜增大了约一倍.

用热模拟机模拟T91铁素体耐热钢的形变热处理工艺, 在T91钢的奥氏体未再结晶区(650-850℃)对其进行不同程度的变形, 研究了直接淬火对T91钢的组织形成和力学性能的影响. 结果表明: 与传统热处理相比, 形变热处理不仅使T91钢的组织明显细化, 而且生成更多的MX型纳米级碳氮化物颗粒. 通过拉伸实验表明: 形变热处理工艺可以明显提高T91钢的强度, 进而达到提高其使用温度的目的.

研究了硝酸铈掺杂双-[r-(三乙氧基硅)丙基]四硫化物(BTESPT)硅烷溶液处理热镀铝锌基体的结构、 表面形貌和性能. 结果表明, 硝酸铈掺杂硅烷溶液与铝锌基体表面发生了化学键合作用, 形成Si-O-Al与Si-O-Zn成膜, 钝化膜中的主要有机基团与掺杂前没有显著的差别. 与铬酸盐膜和未掺杂硅烷的膜相比, 硝酸铈掺杂硅烷溶液明显提高了钝化膜的耐蚀性. 铈盐掺杂硅烷膜均匀、致密、无明显微裂纹. 硅烷膜的主要成分有C、O、Si、S、Al、Zn、Ce, 进一步说明Ce3+没有与基体或硅烷中的有机基团反应, 只是以物理填充的形式沉积在基体上.

用脉冲直流多弧离子镀方法在W18Cr4V高速钢基体上沉积具有纳米结构的TiN薄膜, 用XP纳米压入仪测量薄膜的硬度, 研究了其硬度产生的机制. 结果表明, 厚度为2--3 μm、晶粒尺寸约为13--16 nm的TiN薄膜, 硬度为36--43 GPa, 远高于TiN的本征硬度(22--24 GPa). 高温去应力退火实验证实, 具有纳米结构的TiN薄膜的超高硬度不仅是由沉积过程中载能粒子轰击产生的残余应力引起, 面心立方结构的TiN薄膜沿(111)密排面择优生长、 纳米晶界强化以及膜层组织结构的致密性也是重要的原因.

以硫酸铝为原料, 用溶胶凝胶法制备含有添加剂的Al(OH)3前驱体, 在Na2SO4-K2SO4熔盐中煅烧合成α--Al2O3粉体, 研究了Na3}PO4·12H2O和TiOSO4添加剂对 α-Al2O3形貌的影响, 片状氧化铝的形成机理以及添加剂的作用机理. 添加剂Na3PO4·12H2O中的磷酸根离子在晶体表面的吸附 可抑制氧化铝晶体在厚度方向上的生长, 并减少粉体之间的团聚和交错生长, 获得无团聚且分散性良好的氧化铝薄片; 加入TiOSO4后, 钛离子的进入会提高铝空位浓度, 从而改变晶体各晶面的生长速度, 促使其较为规则形貌的形成. 从而制备出形貌规则、大小均匀、 无团聚的片状α--Al2O3.

添加Ti降低了NiAl--Cr(Mo)共晶合金凝固过程中NiAl/Cr(Mo)共晶生长速度, 导致NiAl/Cr(Mo)胞状共晶组织的粗化, 并因合金偏离共晶成分而促进先共晶NiAl相的形成. 在添加Ti的NiAl--Cr(Mo)共晶合金中, Ti主要分布在基体NiAl相中. 随着Ti含量的提高, 过饱和的NiAl(Ti)基体发生分解, 促进了Ni$_{2}$AlTi相的形成, 并且NiAl/Cr(Mo)胞状共晶组织发生退化. Ni--33Al--28Cr--3Mo--5Ti共晶合金的NiAl基体中析出细小的Cr(Mo)相, Cr(Mo)共晶相中析出细小的NiAl相.

用低温等离子体接枝聚合丙烯酸获得表面羧基化的PLLA膜并对其表面性能进行表征. 结果表明, 等离子体处理条件对膜表面羧基接枝密度有较大影响; 与空白PLLA膜相比, 羧基化后膜的亲水性得到显著提高, 表面接触角由75°减少到24° 并长时间保持稳定; L929成纤维细胞在羧化膜上的生长状态良好, 呈现出细胞的聚集态, 其细胞密度大于空白组. 材料表面的羧基化能改善其亲水性并使其带上负电荷, 从而有效的促进细胞的黏附和生长.

用扫描电镜和透射电镜观察X20CrMoV12.1 耐热钢在545℃长期运行后的微观组织结构变化, 研究了不同运行时间后材料的缺口疲劳强度和硬度. 结果表明: 经过高温长期运行后, X20CrMoV12.1钢的组织明显退化, 其显微组织由原来的马氏体板条结构和弥散分布的 细小碳化物逐步转变为亚晶粒和分布在晶界上的粗化球形碳化物组织; 随着在高温下运行时间的增加, 耐热钢的显微硬度和疲劳强度逐渐降低. 其原因是基体中固溶体主要合金元素Cr, Mo, V发生贫化, 固溶强化效果降低, 沿晶界分布的粗化球形碳化物弱化了材料晶界强度, 从而导致X20CrMoV12.1耐热钢高温服役寿命下降.