分析了螺旋炭纤维的微观结构, 发现其主要由纳米级石墨片层(nano graphite structure cell, NGSC, 约为5 nm*5 nm)构成, 其间夹杂着无定形碳和多层富勒烯等无序结构. 由于螺旋炭纤维具有螺旋结构, 其中的NGSC发生了一定的弯曲. 在宏观尺度上, 螺旋炭纤维表现出无序碳结构的特征. 根据结构分析的结果提出了表征螺旋炭纤维的几何参数, 并对不同螺旋炭纤维的螺旋角进行了比较分析. 结果表明, 虽然螺旋炭纤维的直径和螺距各不相同, 但是其螺旋角具有一定的规律. 在微观结构观察和几何构形分析的基础上提出了螺旋炭纤维的生长机理.

通过TEM和HRTEM对比研究了软磁层厚度为2.5 nm的Nd2Fe14B/a-Fe型多层膜的显微结构. 结果表明, 在退火前的多层膜中Fe层为多晶, 硬磁相以非晶的状态存在; 在600℃以上退火后软磁层消失, 生成的Nd2Fe14B型相被固定在硬磁层内; 625℃退火后发现有Nd2Fe17相在硬磁层中析出, 表明在多层膜退火过程中, 退火温度对相转变的影响比退火时间的影响更大. Nd2Fe17相的析出可能是高温退火后磁性能下降的主要原因.

通过对磁感生应变和磁增强相变应变的测量, 研究了Ni50.5Mn26.5Ga23单晶磁感生应变的温度依赖性和磁控形状记忆效应. 结果表明, 随着温度的降低; Ni50.5Mn26.5Ga23单晶的饱和磁感生应变量先是迅速减小, 然后缓慢减小; 磁场的方向不同, 随着温度降低饱和磁感生应变量减小的速度也不 同. 根据合金形状记忆的特点和马氏体变体择优取向的机理, 对实验结果进行了分析和讨论.

采用微乳液法结合原位表面修饰合成了纳米尺度的硫化镉粒子, 采用溶液共混和静态铺膜方法制备了纳米粒子/聚合物复合体系, 以研究纳米粒子与聚合物间的界面作用. 结果表明, 经修饰的纳米CdS粒子比较均匀地分散于聚合物基体内, 纳米粒子与聚合物基体间存在较强的相互作用. 根据复合体系的紫外--可见吸收光谱和荧光光谱, 分析了表面修饰(表面修饰剂种类、表面修饰剂用量等)对纳米粒子的分散以及复合体系界面特性的影响, 证实了表面修饰剂具有促进纳米粒子分散和消除粒子表面缺陷的作用.

采用拉压对称的机械应变控制, 研究了Ti-6-22-22合金在200~400℃和200~520℃两个温度范围的热机械疲劳(TMF)行为. 结果表明, 在200~400℃内, 同相和反相热机械疲劳寿命均高于400℃等温疲劳寿命; 在200~520℃范围, 反相热机械疲劳寿命明显低于520℃等温疲劳寿命. 在两个温度范围内, 热机械疲劳的循环应力都与相应等温疲劳的循环应力响应有关. 纵向剖面金相观察表明, 520℃时等温疲劳表面的裂纹更长. 循环温度范围扩大导致环境破坏作用增强是热机械疲劳具有明显破坏作用的原因.

研究了PbTiO3+Bi2Ti2O7掺杂的 Ba4.5Nd9Ti18O54微波介质陶瓷材料的结构和介电性能. 结果表明, 随着掺杂量的增加, 陶瓷材料的密度呈现出轻微下降的趋势, 介电常数则保持较高的数值, Q值及f随掺杂量的增加而下降. XRD分析表明, 当PbTiO3+Bi2Ti2O7掺杂量小于24\%时, Ba4.5Nd9Ti18O 54 材料仍呈现出单相结构. 利用电介质极化理论初步解释了材料介电性能变化的原因.

在温和碱性条件下, 以十六烷基三甲基溴化铵为模板剂, 正硅酸乙酯为硅源, 三嵌段共聚物F127为助剂, 制备出粒径为60-80 nm的单分散纳米介孔二氧化硅MCM--41.研究了F127的用量对介孔结构和纳米粒子分散性的影响. 结果表明,适量的非离子表面活性剂F127具有助模板剂的作用,可以有效地提高纳米介孔粉体的有序性; 过量的F127阻碍六方介孔相的形成,降低样品的有序性. F127与十六烷基三甲基溴化铵的摩尔比在0.04-0.08范围内,可以得到有序性好、孔径均 一和孔隙率大的单分散纳米介孔二氧化硅MCM--41.

以泡沫SiC陶瓷为基本骨架, 以改性酚醛树脂为基体, 加入短切高硅氧玻璃纤维制备出陶瓷/纤维/树脂超混杂复合材料(SHCM),研究了泡沫陶瓷骨架和高硅氧纤维对材料力学性能的影响. 结果表明,泡沫陶瓷骨架有利于材料的刚度和尺寸稳定性提高. 加入泡沫陶瓷骨架后, 纤维/树脂/陶瓷超混杂复合材料的压缩强度和压缩模量增大,随着泡沫陶瓷骨架含量的提高, 弯曲模量大幅度提高而弯曲强度略有下降;随着高硅氧纤维含量的提高, 材料的弯曲强度及弯曲模量均明显提高.

分析了LY12铝合金微弧氧化陶瓷膜的形貌、组成和结构, 研究了氧化膜的硬度、 与基体的结合强度以及在油润滑和干摩擦这两种条件下的摩擦学行为. 结果表明, 铝合金微弧氧化膜可分为疏松层和致密层, 从表层到基体, 微弧氧化膜的断面显微硬度先增大后减小. 微弧氧化膜与铝合金基体结合紧密. 随着膜厚度的增加, 氧化膜的临界载荷线性增加. 氧化膜具有优良的抗磨性能, 油润滑条件下的摩擦系数仅为干摩擦下的1/10.

采用放电等离子烧结技术制备了新型NdFeB磁体, 研究了NdFeB磁体在湿热环境下的氧化行为和在电解质溶液中的电化学特性. 在扫描电子显微镜下分析了磁体的显微组织结构和成分. 结果表明, 与传统烧结NdFeB磁体相比, 新型磁体的显微组织特征为: 主相Nd2Fe14B晶粒细小、均匀, 富钕相在主相晶粒边界上分布较少, 主要集中在三角晶界处. 这种组织结构有效抑制了磁体沿富钕相发生的晶间腐蚀的过程, 使磁体具有良好的耐腐蚀性能.

用非平衡磁控溅射的方法在室温下制备了光滑、均匀、致密的类金刚石(DLC)薄膜, 分析和研究了DLC膜的形貌、结构和摩擦特性. 结果表明, 靶工作电流对DLC膜的沉积有重要的影响. 随着工作电流的增大, 薄膜的沉积速率增大, 薄膜中sp{3}键的含量增加. 薄膜的摩擦系数随着工作电流的增加略有增大, 在摩擦的初始阶段, 摩擦系数较高, 随着摩擦循环次数的增加, 摩擦系数逐渐减小, 并逐渐趋于稳定.

制备了高频MnZn功率铁氧体,研究了添加CaO和V2O5对高频MnZn铁氧体性能的影响.结果表明: 对于工作频率高于500 kHz的MnZn功率铁氧体, 增加CaO的添加量,可提高晶界电阻率, 最大程度地降低涡流损耗;适当添加V2O5会形成液相烧结并使晶粒细化, 增加晶界,减少晶粒和晶界内的气孔率, 提高晶界电阻率, 降低材料的损耗.添加0.3%CaO和0.1%V2O5(质量分数, 下同),可以制备出致密、气孔率低和晶粒均匀(粒径3-5um)的高频功率铁氧体材料, 其起始磁导率约为1500, 磁芯损耗约为130 mW/cm3(500 kHz, 50 mT, 25℃).

用磁控溅射法制备了掺杂Sn的Ge2Sb2Te5相变材料薄膜,研究了Sn含量对结晶性能的影响. 薄膜的X射线衍射(XRD)表明,热处理使薄膜发生了从非晶态到晶态的相变, 并出现Sn-Te相.通过示差扫描量热(DSC)实验测出在不同加热速率下非晶态薄膜粉末的结晶峰温度,计算了材料的结晶活化能. 根据结晶动力学分析和结晶活化能数据,掺杂Sn后的Ge-Sb-Te具有更高的结晶速率,用于光存储时将具有更高的擦除速度.

采用断裂力学中的四点弯曲试验法, 研究并预测了氧化铝和氧化锆陶瓷材料在大气和水环境中的循环疲劳破坏特性. 结果表明, 在相同的应力条件下,氧化铝和氧化锆陶瓷材料, 尤其是氧化锆陶瓷, 在水环境中的疲劳寿命比大气中的低.通过将预测结果与实验结果比较和对人造股关节的应用,验证了这种疲劳寿命预测方法的有效性和适用性.

利用Ti和C元素粉末间的原位放热反应合成TiCp,结合Mg熔体的自发渗透技术制备了TiCp/Mg以及TiCp/AZ91D两种镁基复合材料,观测了复合材料的相组成和原位反应生成物TiCp的形貌,研究了这两种镁基复合材料的常温压缩性能. 结果表明,原位反应自发渗透技术制备的Mg基复合材料组织致密,增强相呈细小的颗粒状和互穿网片状, 分布均匀.这是材料的压缩强度得到提高的原因.在常温以及应变速率为0.01 s-1的条件下,TiCp/Mg和TiCp/AZ91D镁基复合材料的压缩强度分别达到598和650 MPa.

Ti44Ni47Nb9合金在750-950℃保温30 min淬火后, 发生了回复和再结晶, 合金由TiNi基体相、沿基体相晶界和亚晶界分布的 $\beta$--Nb相以及少数(Ti, Nb)4Ni2O氧化物相组成;退火后在基体相晶界和晶内分布的$\beta$--Nb相颗粒明显增多,氧化物含量稍有增加. 氧化物的存在和$\beta$--Nb相的析出使退火或淬火并时效后样品基体相中的Ni/Ti比值增大.慢冷或淬火后时效降低了合Ms点, 提高了马氏体相变的稳定性.

制备并表征了KVO3、K4V2O7和熔盐KVO3+KCl、K4V2O7+KCl催化剂.用固定床反应器通过程序升温氧化法(TPO)研究了催化剂在紧密接触和松散接触条件下对柴油发动机排气微粒中碳烟氧化的催化活性,考察了催化剂的热稳定性, 并用泡沫陶瓷作为过滤材料研究了催化剂的性能.结果表明: 钒酸盐催化剂KVO3、K4V2O7、KVO3+KCl和K4V2O7+KCl对柴油机排气中碳烟微粒的燃烧具有较高的催化活性和热稳定性.熔盐催化剂KVO3+KCl和K4V2O7+KCl的流动性增加了与碳烟的接触,使其具有较高的催化能力.Al2O3能防止负载于其上的催化剂因吸潮而产生的团聚,但是其稀释作用使催化剂的性能降低.与碳烟的接触方式对催化剂的性能有很大影响,紧密接触方式使催化剂与碳烟颗粒混合均匀,增加了催化剂与碳烟颗粒的接触机会.

用有限元方法对炉内的动量和热量传递过程进行了全局数值模拟,研究了硅单晶Czochralski(Cz)法生长时的总体传热和流动特性.假定熔体和气相中的流动都为准稳态轴对称层流, 熔体为不可压缩流体,Cz炉外壁温度维持恒定, 模拟结果表明: 熔体流型及炉内传热特性与Marangoni效应密切相关, 设置在晶体和坩埚间的气体导板能降低加热器的功率并改变熔体流型.