对含有退火孪晶的多晶铜进行了不同塑性应变幅下的应变疲劳实验,利用扫描电镜及其电子通道衬度技术(SEM-ECC)观察了表面滑移形貌、疲劳裂纹和位错组态,研究了驻留滑移带与晶界和孪晶界的交互作用.结果表明,在晶界附近和远离晶界处观察到位错组态分布的不均匀现象.这种不均匀性导致多晶铜中疲劳裂纹首先沿着普通大角晶界开裂,在孪晶界处由于应变相容性较好而难以产生疲劳裂纹.

以钛酸四丁酯为钛源制备混晶结构纳米TiO2粉,研究了纳米TiO2的光催化活性与颗粒晶相结构之间的关系.结果表明,当金红石相的质量分数少于18.53%,光催化活性随着金红石相的增多而降低;当金红石相的质量分数为18.53%～28.2%时,随着金红石相的增多,光催化活性逐渐增强,在28.2%附近具有最高的光催化活性,与纯锐钛矿结构纳米TiO2粉的光催化活性相当;金红石相含量继续增加,则光催化活性逐渐降低.适量金红石相的存在有利于锐钛矿相中的电荷分离,使光催化活性提高.

采用溶胶-凝胶法制备了5种稀土(Pr、Nd、Sm、Eu、Dy)掺杂TiO2光催化薄膜,研究了稀土掺杂量、镀膜层数、烧结温度和烧结时间对光催化活性的影响.结果表明,各因素对材料的催化活性均存在一最佳值.薄膜中仅含TiO2而未见稀土氧化物,除掺镨TiO2薄膜完全由金红石相组成外,其余均由锐钛矿相和金红石相的混晶组成,其中金红石相所占比例较大,薄膜表面均存在大量缺陷;稀土掺杂TiO2薄膜对罗丹明B的光降解率可达89.3%.稀土掺杂TiO2显著提高了TiO2对可见光的响应能力,提高了材料的光催化活性.

研究了Dupont原始及耐电晕聚酰亚胺薄膜在10 kV/mm、20 kV/mm电场下电晕老化8 h前后和在不同温度下的高场电导特性.结果表明,原始及耐电晕聚酰亚胺薄膜老化前的电老化阈值分别为35 kV/mm和45 kV/mm,并随着老化电场的增加而下降.随着温度的升高,原始聚酰亚胺薄膜的电老化阈值明显增加,而耐电晕薄膜的电老化阈值略有下降.耐电晕薄膜的电导电流比原始薄膜约大一个数量级.根据空间电荷限制电流与温度的关系,求出原始和耐电晕聚酰亚胺薄膜的陷阱能级分别为0.9 eV和0.7 eV.

采用新型流变成形技术,研究了压射比压与压射速度对半固态AlSi7Mg铝合金流变压铸过程的影响.结果表明:将低过热度浇注与短时弱电磁搅拌相结合,能制备出均匀的半固态AlSi7Mg铝合金浆料,适合流变压铸,流变成型参数范围较宽,有利于提高压铸件的质量.试片的壁厚、压射比压和压射速度都对半固态AlSi7Mg合金浆料的充填性有较大的影响.对于10 mm的试片,压射比压应≥15 MPa,压射速度应≥0.384 m/s;而对于5 mm的试片,压射比压应≥20 MPa,压射速度应≥1.152 m/s.

采用Mishin镶嵌原子势,通过分子动力学方法模拟了零温下非晶金属Cu在不同应变率条件下的拉伸变形过程和应力晶化行为,分析了此过程中原子体系应力与结构组态的变化.结果表明:在应变率108s-1～109s-1范围内,金属玻璃Cu的塑性流动应力随着应变率的提高而增大,弹性模量约为55 GPa.在塑性流动过程中发生应力晶化现象,伴随着明显的晶核形成与生长过程,晶化程度随着应变率的增加而加剧.应力效应和温度效应都是导致金属玻璃晶化的重要途径,形成的少量纳米晶粒是导致剪切带的形成和扩展的可能因素.

以CaCl2为交联剂采用浸渍法制备了海藻酸钙水凝胶,研究了海藻酸钙水凝胶的溶胀吸水率及其电刺激响应行为.结果表明,在NaCl水溶液中,海藻酸钙水凝胶的平衡溶胀比随着NaCl溶液浓度的增大而增大,随着交联剂CaCl2溶液浓度的增大而减小.海藻酸钙水凝胶在NaCl水溶液中在非接触直流电场作用下向负极弯曲,其弯曲速度、弯曲偏转程度和应变随着外加电场强度的增大而增大,随着NaCl溶液离子强度的变化在离子强度I=0.03时出现临界最大值,随着交联剂CaCl2溶液浓度的增大而减小.在周期性电场作用下,海藻酸钙水凝胶的弯曲响应行为具有良好的可逆性.

采用多结构形态倍半硅氧烷(VMS-SSO)涂层结合等离子活化纤维表面的方法对碳纤维(CF)改性,研究了纤维表面处理对碳纤维/聚芳基乙炔复合材料界面性能的影响.结果表明,等离子活化前后纤维表面涂层处理使材料的ILSS分别提高25%和45%,在碳纤维与树脂之间引入了过渡层.等离子活化纤维在碳纤维与涂层间通过VMS-SSO引入了化学键连接.含活性官能团的多形态倍半硅氧烷涂层在等离子活化纤维前后处理碳纤维,都能提高复合材料的界面性能,但是效果不同.其原因是,碳纤维与树脂间相互作用的不同,前者主要是过渡层效应,后者在碳纤维与树脂间引入了化学键.

对Ni基高温合金进行了激光冲击强化处理,测量了处理后Ni基高温合金的残余应力、表面粗糙度分布规律和疲劳强度.结果表明,激光冲击处理后凹坑内残余压应力值为-200～-400 MPa,其分布服从泊松正态分布规律;承载能力比未冲击试样提高大约150 MPa;激光冲击区的粗糙度降低一个等级,凹坑内粗糙度数值分布也服从正态分布规律.激光冲击处理后表面出现了组织细化的硬化层,强化效果明显,残余压应力有极大的提高,有效地提高了抗疲劳寿命.

用电化学腐蚀法制备了具有不同导热系数的多孔硅样品(孔隙率为80%±2、厚度为110 μm时,导热系数可降低至0.20 W/m·K),并在其表面沉积了氧化钒热敏薄膜,研究了多孔硅样品的热绝缘性能对氧化钒热敏薄膜阻温特性的影响.结果表明:多孔硅良好的热绝缘性使在其表面制备的氧化钒热敏薄膜电阻的灵敏度远高于在硅基底上制备的热敏电阻的(多孔硅和硅片上的氧化钒薄膜电阻随功率变化斜率分别为120 kΩ/μW和2.1 kΩ/μW),且热敏电阻的灵敏度随着多孔硅孔隙率和厚度的增大而升高.

将Pb2+络离子交换进入Nafion324基膜内,在碱性条件下通氯气氧化制备出βPbO2-SPE膜电极材料,研究了Nafion324膜的活化、浸渍液中Pb2+的浓度、氧化时间、超声波搅拌强度和氧化温度等参数对βPbO2-SPE电极材料的结构和性能的影响.结果表明,浸渍液最佳组成为0.05 mol·L-1Pb(NO3)2+1 mol·L-1NH4Ac;氧化过程中最适宜超声波搅拌强度为40 W,最佳氧化温度为40℃,氧化时间为2.0 h.在最佳工艺条件下制备的βPbO2-SPE膜电极中活性βPbO2的含量高,βPbO2活性层致密,βPbO2分布均匀,与基膜结合牢固.电化学降解苯酚时βPbO2-SPE膜电极具有比较高的电流效率和电化学稳定性.

采用基于固体力学的有限元方法建立了搅拌摩擦焊接过程的三维数值模型,研究了在焊接参数不同的情况下搅拌摩擦焊接过程中力学特征的变化.数值模拟结果和试验结果都表明,等效塑性应变能近似地反映焊接构件焊缝区域材料显微结构的演化,较高的搅拌头转速和较低的焊速有利于提高焊缝的质量.焊接构件特定的等效塑性应变等值线可以较好的对应不同焊接区域的边界.随着搅拌头转速的提高,等效塑性应变随之增大,但搅拌探针与焊接构件交界面上的接触压力随之减小.等效塑性应变随着搅拌头平移速度的增大而减小.

以新二酸4-[4-(4-羧基苯氧基)苯基]-2-(4-羧基苯基)二氮杂萘-1-酮(1)和4种商品二酚进行溶液缩聚反应,制备出一系列含杂萘联苯结构新型聚芳酯,其特性粘度在0.50～0.58 dL·g-1之间.以FT-IR、1H-NMR证明了聚合物的结构.该类聚芳酯的玻璃化转变温度在209～272℃之间,在N2气氛下10%的热失重温度在468～481℃之间.聚芳酯具有无定型结构,可溶解于N-甲基吡咯烷酮(NMP),N,N-二甲基乙酰胺(DMAc),间甲酚,吡啶和氯仿(CHCl3)中.扭曲和非共平面的结构存在使该系列聚芳酯既耐高温又具有良好的溶解性能.

系统地研究了载氢条件对掺锗石英光纤的紫外光敏特性以及光纤光栅的影响.结果表明:光纤中氢气含量的大小决定了光纤光栅的折射率调制(即光纤光敏性的大小),也决定了光纤光栅的反射率;随着载氢压力的增大,光纤的光致折射率改变(即紫外光敏性)呈正比例增大,两者之间的关系为△n=1.34×10-5+4.66×10-5P;退火后的光纤光栅的反射率与载氢压力的关系为R3=2.76881+0.83537 P.这一结果有助于控制载氢压力获得发射率可调的光纤光栅,解决光纤光栅写入随机性大的问题;掺锗石英光纤的紫外光敏性的大小随着载氢时间的延长,呈指数增长,最后达到饱和;光纤光栅的反射率与载氢时间也呈现同样的规律,制作光纤光栅的最佳载氢时间为14 d(常温).

与普通0Cr17铁素体不锈钢和0Cr18Ni9奥氏体不锈钢相比,含铜铁素体和奥氏体抗菌不锈钢均具有良好的冷热加工性能和焊接性能.通过提高浇铸温度,抗菌不锈钢能保持良好的铸造性能.奥氏体抗菌不锈钢的抗应力腐蚀性能比0Cr18Ni9不锈钢有很大的提高,而铁素体抗菌不锈钢比0Cr17有明显的下降.与相应的普通不锈钢相比,两种类型抗菌不锈钢的耐点蚀性能均略有下降.

将LF4铝合金在次亚磷酸钠复合体系中进行微弧氧化,研究了工艺条件对微弧氧化膜层的成膜速率和耐蚀性的影响.结果表明,电流密度、氧化时间、氧化液温度和搅拌强度等工艺条件对微弧氧化膜层的性能有很大的影响,找出了最佳工艺参数,并制备出厚度达80 μm耐蚀性强的微弧氧化陶瓷膜.微弧氧化膜主要由Al、Si和O元素及少量P组成,其结构由致密层(内层)和疏松层(外层)构成,疏松层有许多气孔,内层光滑致密,具有很强的耐蚀性能.

固溶处理时,较高的冷却速度能促进DZ417G定向合金中二次和三次γ'强化相的形核,较低的冷却速度使二次γ'相析出充分,并能抑制三次γ'相的析出.合金固溶态的室温硬度随着冷却速度的提高而提高.经980℃/16 h时效处理后,三次γ'颗粒粗化长大.较高的冷却速度有利于拉伸强度的提高,而冷却速度低有利于室温拉伸塑性的增加.固溶处理后适当的冷却速度可使合金具有最佳匹配的拉伸和持久性能.

将成骨诱导前后的大鼠骨髓间充质干细胞与不同比例、不同孔径和不同孔隙率的β-TCP/PLLA材料复合,通过体内体外实验研究β-磷酸三钙/聚L-乳酸(β-TCP/PLLA)的成分、孔径和孔隙率等结构参数对复合材料在体内异位成骨能力的影响.结果表明,β-TCP/PLLA成分比为2:1,致孔剂含量为70%;孔径为200～450 μm的支架材料在体外更有利于细胞的生长、增殖以及分化.这种支架材料在裸鼠体内具有异位成骨的能力,成骨诱导后的大鼠骨髓间充质干细胞比没有诱导的细胞更适合作为种子细胞.

用固相法合成了Li1.02AlxMn2-xO4(x=0.0,0.05,0.10,0.15,0.20,0.30)锂离子电池正极材料,研究了Al3+对尖晶石型Li1.02Mn2O4的结构及电化学性能的影响.结果表明,当掺杂量x小于0.2时,没有出现杂相,掺杂量为0.3时,出现杂相Al2O3;Al3+的掺入能稳定晶体结构,使材料在充放过程中很好地保持稳定,减弱Li+的能级分裂,改善材料的耐过充性能.当x=0.15时,初始最高容量为118.7 mAh·g-1,160次循环容量衰减至113.8 mAh·g-1,容量保持率为95.8%.Al3+的加入使材料的电导率降低,但材料结构更加稳定,循环性能变得更好.

用共沉淀法合成了具有单一的立方型钙钛矿结构的新型阴极材料Ba0.5Sr0.5Co0.8Fe0.2O3-δ,研究了材料的电导率和热膨胀系数与温度的关系.结果表明,前驱体在1100℃煅烧3 h后形成具有单一的立方型钙钛矿结构尺寸小于1 μm的Ba0.5Sr0.5Co0.8Fe0.2O3-δ粉末;在500～600℃致密材料的电导率高于100 S/cm,热膨胀系数随着温度的升高从13.62×10-6逐渐增大到18.75×10-6,当温度超过700℃后急剧增大.致密材料热膨胀系数在高温下剧增的主要原因是材料中比较大的氧损失.

测量了HSG冻胶体系的屈服应力、蠕变-回复和粘弹性参数,研究了温度对其流变性的影响.结果表明,HSG冻胶体系的屈服应力随着温度的升高而明显下降,超过冻胶体系屈服应力之后很快达到稳定的平衡应力值,温度对其影响很小.温度越高,冻胶的柔量越大,越易变形.HSG冻胶体系具有高弹低粘特性,随着温度的升高,冻胶弹性明显下降,但粘性下降不大.温度越高,冻胶线性粘弹性区域越小.

研究了HSLA TRIP钢的相变诱发塑性,并模拟了其动态流变行为.结果表明,HSLA TRIP钢是应变率敏感的,屈服强度和抗拉强度均随着应变率的提高而增大,断裂延伸率降低.其变形机理是应变率硬化、绝热软化和残余奥氏体的应变诱发相变等因素的综合作用.计及拉伸流变过程中准静态向热激活、热激活向粘性拖曳及热激活和粘性拖曳综合作用和高应变率热软化特性,计算结果与实验具有较好的一致性.在高应变率拉伸变形过程中HSLA TRIP钢的塑性功热转化率为0.8～0.9.