过对不同状态单晶镍基合金进行组织形貌的观察和X-ray衍射分析,研究了组织演化对合金中γ'、γ两相晶格常数和错配度的影响.结果表明:铸态单晶合金不同区域中γ'相的形貌和尺寸有较大的差别,致使γ、γ'两相的晶格常数及错配度较大;将合金高温固溶处理和空冷后,均匀且细小的立方γ'相自γ基体中析出,使合金中γ'、γ两相的晶格常数及错配度减小;经完全热处理后,立方γ'相均匀长大,并保持共格界面,使γ'、γ两相的晶格常数及错配度略有增加.合金经有或无应力时效后,γ'相发生定向粗化,并在两相之间出现界面位错,使合金中γ'、γ两相的晶格常数及错配度增加.其中,由于外加应力的作用,致使塑性较好的γ相晶格常数增加的幅度大于γ'相.

从钢基体与腐蚀产物界面的角度,深入研究了海泥中硫酸盐还原菌对Q235钢的腐蚀行为的影响.结果表明,最初的腐蚀产物为铁的(水合)氧化物,在硫酸盐还原菌代谢活动的影响下,腐蚀产物逐渐向贫硫,以及富硫的铁硫化物转化.后者的晶体缺陷较多且结构疏松,不能阻挡Fe2+的扩散和侵蚀性离子的渗入,导致腐蚀加速.微生物的代谢产物以及腐蚀产物的转变为点蚀的形成和扩展提供了条件,其点蚀的位置一般发生在晶界和珠光体区,并沿晶界或珠光体扩展.

在ITO(In2O3:Sn)衬底上射频溅射ZnO薄膜,研究了射频溅射功率对ZnO薄膜的晶体结构,表面形貌及光学透过率的影响.结果表明,随着射频功率的提高,沿(002)方向生长的ZnO薄膜的结晶度显著增强,薄膜的表面颗粒略有减小,表面粗糙度由13.13 nm降低到5.06 nm.在300～400 nm波长范围内薄膜的光学透过率随着射频功率的增加而降低.在双层薄膜中空间内建电场的存在有助于光生电子和空穴有效地分离,使ZnO/ITO双层薄膜具有较强的光电响应能力,光电流达14μA.

对37%Al/Al2O3复合材料坯料进行高温压缩,研究其伪半固态压缩变形力学行为.结果表明,该材料在伪半固态温度下的高温压缩过程中,真实应力-真实应变曲线存在四个变化阶段:急剧上升-下降-平稳-缓慢上升,且稳态流动应力及峰值应力随着温度的提高和应变速率的降低显著下降,说明该材料具有应变速率和变形温度敏感性.随着变形量的增加,微观组织中的孔洞逐渐增多.

通过对TiOSO4溶液热水解用一步法制备出大比表面积、高活性的介孔SO42-/TiO2光催化剂.用低温氮吸附-脱附等温线、XRD、Hammett指示剂、艾氏卡等方法对SO42-/TiO2催化剂进行了表征,以亚甲基蓝的光催化氧化降解反应考察了催化剂的光催化性能.结果表明,在焙烧过程中硫酸根和偏钛酸孔壁上的自由羟基键合,不仅有效地抑制了TiO2晶粒的长大和晶相转变,而且起到了孔结构形成的导向及支撑作用,使TiO2保持了介孔结构、较高的比表面积和锐钛矿相,同时S=O键的强电子诱导效应还使邻近的Ti成为超强酸中心,促进了TiO2光生电子-空穴对的分离,延长了电子-空穴对的寿命,从而有效地提高了TiO2的光催化活性.

本文在经典形核和长大理论模型的基础上,建立了适用于薄板坯连铸连轧(CSP)变形过程中NbC析出的动力学模型.该模型考虑了不同扩散速率原子的质量守恒、软撞击及毛细管效应,并假设碳化物主要在位错上析出,位错密度按照Atsuhiko模型计算.计算结果表明,在不发生软化行为的情况下,按照某实际CSP生产线生产工艺六道次变形后,Fe-0.046Nb-0.053C%(质量分数)钢的平均位错密度为3×1013m-2,开轧2 s后NbC开始析出.随着轧制过程的进行,NbC的最大半径逐渐增大,六道次轧制后最大半径为57 nm.随着轧制过程的进行、变形量的增大以及温度的降低,NbC的平均半径逐渐增大.轧制完成的瞬时钢中析出的NbC粒子的平均半径为27 nm,体积分数为0.0011%,后者远低于对应的平衡体积分数0.0496%.

用高温固相合成法制备了LaxSr1-xTiO3,系统地研究了掺杂量、制备气氛和烧结温度对La掺杂SrTiO3性能的影响.研究表明,温度对La在SrTiO3中掺杂量的影响很大,La的掺杂极限在1300℃时为30 mol%,1500℃时为40 mol%左右.La的掺杂极大地提高了材料的电导率,La0.4Sr0.6TiO3表现出最佳的电导性能,其在800℃的电导率为160 S/cm.制备气氛与烧结温度也对LaxSr1-xTiO3电导性能有很大的影响,还原气氛与高的致密度有利于材料电导率的提高.

使用原子力显微镜(AFM)观测了吸附在二氧化硅基片表面的硅烷偶联剂薄膜的形貌.结果表明,在气相法吸附过程中偶联剂是以分子形态吸附在基片表面,而在液相法吸附过程中偶联剂是以分子聚合体的形态吸附在基片表面,因此通过气相法吸附在基片表面的吸附膜比通过液相法吸附在基片表面的吸附膜光滑.硅烷偶联剂在二氧化硅基片表面有化学吸附和物理吸附两种模式,吸附了硅烷偶联剂薄膜的基片表面呈现出一定的疏水性.

以3TiO2+3C+(4+x)Al为反应体系,用电场激发燃烧合成技术并使用合成中形成的液态Al对产物的渗透作用,制备出致密度为92.5%的Al2O3-TiC-Al复合材料,采用燃烧波峰淬熄法研究了原位合成Al2O3-TiC-Al复合材料的结构形成机理.结果表明:电场提供的焦耳效应可提高体系的绝热燃烧温度,从而可突破该体系只能在x＜10 mol下发生SHS反应的热力学限制;在Al2O3-TiC-Al复合材料动力学过程中,首先Al粉熔融,进而加速与TiO2的反应生成Al2O3;然后Al与TiO2反应还原出Ti并与C反应生成TiC;液态Al的渗透将Al2O3和TiC颗粒粘结起来,形成致密的复合材料组织.

合成钛硅分子筛TS-1,研究了表面负载金属钯、表面硅烷化处理对TS-1催化氧化性能的影响以及TS-1的稳定性和再生性能.结果表明:金属Pd对氧化剂H2O2具有显著的分解作用,负载于TS-1表面会导致TS-1分子筛催化氧化活性下降.表面硅烷化处理可以增强TS-1表面疏水性,进而提高其催化氧化活性.TS-1分子筛的失活不是结构崩溃、骨架钛损失或中毒因素引起的,而是其孔道被大分子有机物堵塞所致.采用高温焙烧或H2O2溶液洗涤法能疏通失活TS-1分子筛的孔道,使其再生.

在复合材料图像三维重构技术中,为了避免直接运用基于特征点的整体配准陷入局部极优,采用分层次的配准方法.首先使用不变矩计算出上下层图像中最相似的颗粒轮廓,然后使用主轴的配准方法完成上下层图像的初步配准,以大幅度减少特征点配准中的优化搜索范围.在计算出轮廓曲线上特征点的基础上,应用最大熵原理和lagrange乘子将点集之间的匹配转化为一个能量函数,再使用最小二乘法计算出使该能量函数值最小的空间变换,得到配准的最优解,从而实现了序列图像的整体精确配准.实验结果表明,本文提出的分层次的配准方法极大地降低了配准过程陷入局部极优的概率,具有较强的鲁棒性和较高的配准精度.

采用RF-磁控溅射生长铟锡氧化物薄膜(ITO),研究了生长条件、快速热退火(RTA)温度对薄膜的晶化情况、透过率、电导率以及表面形貌的影响.结果表明:改变In2-x3+(Snx4+·e)O3制备过程中的氧含量使Sn4+·e对电子束缚能力发生变化,过高的氧分压使费米能级EF降低,功函数Ws增大,氧气流量为2 ml/min、退火温度为450℃时薄膜电阻率最低为2.5×10-4 Ω·cm,透过率达88%以上.

使用原子力显微镜的探针对石墨的双原子厚片层进行了撕裂和折叠实验,结果表明:石墨片层只沿特定的方向撕裂和折叠;被折叠的片层在折叠轴处会形成一个未封闭的碳纳米管,即石墨片层的sp2键结构在折叠轴处会形成类sp3的结构缺陷;被折叠的片层可以完全展平到原来的位置或被继续撕成形状相同但尺寸较大的三角形.这说明在外力作用下sp2键结构和类sp3键结构可以自由地相互转化而不被损坏,由此可以解释碳纳米管惊人的可弯性.

制备了Sasobit改性乳化沥青,碳链长度为C45-C100的Sasobit使改性乳化沥青残留物具有很好的高温性能:其软化点提高可到20℃,车辙因子增幅超过45%,60℃粘度可达3倍以上;与一般沥青中蜡的粗晶质结构相比,Sasobit的微晶结构则可减弱沥青路面低温下的脆裂性.Sasobit的链状结构和微晶结构保证了Sasobit改性乳化沥青路用性能优良,各项技术指标均明显优于普通的乳化沥青;用于碎石封层时可以明显提高路面强度及其抗变形能力.

提出了一种新型涂层导水纤维的制备方法.用粉煤灰和有机溶剂溶解的EVA混合做涂层材料,选用与膜材成分相同的聚乙烯纤维作为预涂层纤维基体.用比表面积分析仪表征粉煤灰的孔径分布,在环境扫描电子显微镜下观察纤维表面微观真实形貌,用快速水分测定仪测试纤维在不同温度下的连续失水情况.改变土壤的相对含水量,测定了优选配比涂层纤维的失水.结果表明:EVA含量最少的纤维涂层渗水效果最好,涂层纤维的保水功能是由于粉煤灰的多孔产生了毛细孔凝聚现象,该涂层导水纤维对温度以及土壤湿度都具有自调节功能.

采用热致相分离(TIPS)结合冷冻干燥技术制备了聚醚酯(聚对苯二甲酸丁二醇酯-co-聚对苯二甲酸环己烷二甲醇酯-b-聚乙二醇)(PTCG)多孔支架,研究了聚合物质量浓度、粗化温度和溶剂组成等相分离参数对多孔支架形貌结构的影响.结果表明,制备出的多孔支架孔间相互贯通,支架表面(与空气接触面)的孔径大于底面(与玻璃接触面)的孔径;随着聚合物质量浓度的增大,支架的孔径和孔隙率减小.由于分相过程中热力学推动力增大和相区融合阻力增加的相互作用,孔径随着粗化温度的降低呈现先升后降的趋势,并在0℃时出现最大值.在DO中加入不良溶剂H2O,溶液分相温度的升高导致多孔支架孔径的增大.通过控制相分离参数可以制备不同形貌结构的PTCG多孔支架.

用熔融-急冷法制备了Ge14Ga3S37(CdS)3硫系玻璃样品,使用Maker条纹法观察了电场-温度场极化样品中的二次谐波发生(SHG)现象,研究了极化条件对SHG强度的影响、该效应产生的机理以及SHG现象室温下的稳定性.结果表明,极化样品中存在明显的二次谐波发生现象,入射角在±(40～50)°左右时,SHG的相对强度出现最大值;SHG的强度随着极化电压的增大和极化时间的延长而逐渐增强并渐趋饱和;在5 kV、280℃、30分钟的极化条件下,极化样品的二阶非线性极化系数χ(2)达到最大值4.36 pm/V;根据偶极子取向模型阐释了SHG产生机理以及极化条件对样品二阶光学非线性系数大小的影响机制;发现玻璃的电致极化区域位于阳极表面以下十几微米的区域,SHG效应在室温下是稳定的.

通过对针状铁素体管线钢缺口根部三维应力状态的有限元分析和不同形式的断裂实验,研究了管线钢分层裂纹产生的条件及其对断裂性能的影响.结果表明裂纹或缺口根部的三维应力状态是产生分层裂纹的必要条件,材料的强度分布影响分层裂纹的形式和方向.分层裂纹均为主裂纹扩展前材料中的弱界面在垂直该弱界面的拉应力作用下产生的,其数量和方向受裂纹端部三维应力场和材料的强度分布状态控制.分层裂纹面上的应力为零,分层裂纹有一定的间距.在断裂过程中产生的分层裂纹使裂纹或缺口根部的构形发生改变,从而对裂尖的应力状态和材料的断裂性能产生巨大的影响.穿透裂纹体的分层裂纹使其有效厚度减小,表面裂纹体的分层裂纹与裂纹扩展方向垂直.在断裂过程中产生分层裂纹需要消耗更多的能量、降低裂端三维应力约束、有效厚度降低或裂尖钝化.这些因素均使断裂扩展更加困难,而使材料韧性得到提高.

用超声化学法制备纳米Fe颗粒包覆的Nd2Fe14B复合粉体,将其在Ar气保护下经放电等离子烧结(SPS),得到Nd2Fe14B/α-Fe纳米晶复合磁体.Fe名义质量分数为5%的烧结磁体具有较高的磁性能:Br=0.86 T,Hci=683.8 kA/m,(BH)max=95.92 kJ/m3.烧结前对复合粉末进行适当的高能球磨,能促进显微组织进一步细化,增强软磁相与硬磁相之间的交换耦合,使相同Fe含量和烧结工艺的磁体Br和(BH)max分别提高到0.94 T和113.6 kJ/m3.

以硝酸锶和硝酸铁无机盐为前驱体配制非化学计量比溶胶,采用柠檬酸溶胶-凝胶法制备纳米级锶铁氧体(SrFe12O19).用X-射线衍射仪(XRD)、振动样品磁强计(VSM)、场发射扫描电镜(FESEM)对锶铁氧体粉进行表征,研究了锶铁氧体的生长过程和反应过程的机理以及锶铁氧体的磁性能随着温度的变化.结果表明:采用"两步法"对凝胶进行热处理减少了非磁性物质的形成,降低了获得单相锶铁氧体的温度.锶铁氧体在600～700℃开始形成,在900℃获得单一组成的锶铁氧体,在800℃焙烧的锶铁氧体其矫顽力出现最大值Hc=454.16 kA/m,比饱和磁化强度σs=55.91 A·m2/kg.

在存在微量聚乙烯吡咯烷酮(PVP)、不用气氛保护和还原剂的条件下超声还原氯化钯水溶液,合成出单分散纳米金属钯粒子,用TEM、HRTEM、FT-IR、XRD等技术进行了表征.TEM、HRTEM观察表明纳米金属钯粒子表现出单分散性,为柱状晶体;纳米钯粒子在溶液中的稳定分散存在主要与FT IR揭示的PVP羰基基团与钯原子存在一定的配位吸附作用和PVP的长链空间位阻效应有关.

以自合成的硼吖嗪(borazine)和全氢聚硅氮烷(perhydropolysilazane,PHPS)组成的混杂先驱体为原料,采用先驱体浸渍-裂解(PIP)工艺制备3D Cf/BN Si3N4复合材料,研究了PIP工艺循环次数对复合材料的力学性能和烧蚀性能的影响.结果表明,随着循环次数的增加,复合材料的基体逐渐致密,材料的密度随之提高,材料的弯曲强度和杨氏模量随之提高.进行四个循环时,密度达到1.50 g·cm-3,弯曲强度达到156.4 MPa,杨氏模量达到45.9 GPa.力学性能的增长规律与密度变化相一致.线烧蚀率随着致密度的提高而迅速下降.