介绍了天然生物材料、生物医用材料及其在近期内研究较多的几个关键领域、特别是生物材料的仿生学研究的最新进展及发展方向.

用熔铸法制备了SiC, Al2O3和TiB2颗粒增强Fe--28Al--5Cr基复合材料, 研究了材料的微观组织和力学性能, 结果表明,Al2O3在Fe3Al中的化学稳定性很好,TiB2与基体发生了部分反应, SiC与基体的反应严重. 复合材料在室温和高温下的力学性能的变化说明,上述颗粒的加入使材料的强度较大幅度的提高, 塑性有所下降.

发生脆/韧转变的合金材料, 其刚性体分散相CPP在基质形成的静水压应力的作用下沿拉伸方向发生了塑性形变。分散相无论是刚性体还是弹性体, 在基质形成的静水压应力的作用下均可通过形变吸收能量使合金材料增韧; 同时分散相也可作为应力集中剂引发基质产生银纹和屈服剪切带, 使合金材料增韧, 脆/韧转变过程提前.当分散相模量较小时, 后一种作用为主, 随着分散相模量的增加,前一种作用的影响逐渐增加, 并最终转变成为主导作用.

用磁控溅射在醋酸纤维基片上获得纳米晶(20-30nm)铜膜. 在透射电镜下原位拉伸的结果表明, 在加载裂尖前存在由局部塑性变形引起的减薄带, 微孔洞在减薄带中形核. 导致主裂纹扩展的孔洞长大和连接过程也与局部塑性变形有关.

研究了双相纳米晶复合Pr2Fe14B/α--Fe永磁合金薄带的剩磁增强效应与α--Fe体积分数、合金晶粒平均尺寸d、辊速v以及薄带厚度之间的关系,讨论了起始磁化过程, Hci与Hext关系以及形核场与交换耦合钉扎场的物理模型和磁硬化机理.

以聚碳硅烷为原料, 通过熔融纺丝、不熔化处理和烧成, 制备出异形截面碳化硅纤维. 这种纤维与环氧树脂复合成结构吸波材料, 具有良好的雷达吸波性能.

磷酸活化粘胶基活性碳纤维对各种有机蒸汽具有良好的吸附性能, 在350-500℃活化或用较大浓度磷酸活化所制备的VACF--P对有机蒸汽特别是极性的甲醇和乙醇吸附量明显增大, 在128℃的热空气中处理20min后VACF--P基本上可完全解吸.低温活化的VACF--P对六价铬的吸附量达到了一些高性能离子交换纤维的水平.VACF--P具有一定的氧化还原能力, 对金离子的还原吸附量达700-1100mg/g.

利用ACRT--VBM法生长Hg1-xMnxTe晶体, 并对所得晶体作出宏观和微观质量评价. 为改善晶体的电学性质, 将生长态的晶体在低温下长时间退火, 实现了晶片的反型. Hall电测量的结果表明位错的数量、分布及富Te相、晶界、杂质等的存在都对晶体的电学性质有显著的影响.

研究了不同热硫化条件下用纯Fe膜反应形成的FeS2多晶薄膜成分、结晶形态和电阻率的变化规律. 结果表明, 在400℃等温20-30h时,生成的FeS2比较充分, 薄膜中的Fe、S含量接近FeS2计量成分.随硫化温度升高, FeS2晶粒明显增大, 电阻率显著上升.当在400℃硫化充分形成FeS2晶粒后,继续延长等温时间对组织形态无明显影响.

用沉淀--水解法制备的ZrO2纳米晶须, 其平均尺寸为直径4nm, 长10-20nm. 其晶相由X射线衍射确认为单斜相, 对其形状和大小进行了透射电镜和激光散射分析. ZrO2纳米晶须在水溶液中出现软团聚, 团聚体平均尺寸约为90nm.纳米级ZrO2粒子对乙醇及丁烷有好的气敏性, 比用直接水热法制备的敏感性能提高30%左右.

测量了氟锆酸盐玻璃中Dy3+离子的吸收光谱和荧光光谱, 得到了Dy3+离子的J--O参量Ωt, Ω2=3.29×1020cm2, Ω4=1.56×1020cm2, Ω6=2.48×1020cm2.计算了氟锆酸盐玻璃中Dy3+离子的发射特性, Dy3+离子1.3μm发射的6F11/2(6H9/2)→6H15/2跃迁的发射截面σe=0.62×10-20cm2. 研究了Dy3+离子浓度对其荧光强度的影响, 当Dy3+离子掺杂浓度(摩尔分数)超过1.5%时, 发生了浓度淬灭效应.

采用改进的助熔剂法生长块状Ce:YIG单晶, 分析了它的晶体结构, 测试了在近红外波段的磁光性能. Ce3+掺入铁石榴石十二面体位极大地增强了材料的法拉第旋转, 在λ=0.78μm时, Y3Fe5O12晶体中每一个Ce3+替代Y3+, 其θF的增加量(dθF/dx)达到0.6×104 deg/cm,比同量Bi3+替代时晶体θF的增加量高2倍.在稀土铁石榴石中掺入Yb和Eu, 由于其有弱的还原性, 能抑制Ce4的形成, 增加Ce3+离子的替代量.

用溶胶--凝胶法在Pt/Ti/SiO$_{2}$/Si(100)基片上制备了近等原子比的压电PZT薄膜.在准同型相界附近的PZT薄膜的应变机制是受极化控制的压电效应,内电场导致薄膜的自发极化定向, 使薄膜未经极化就具有明显的压电响应.

研究了Nb2O5对ZTM--Al2O3烧结、微观结构和性能的影响,发现当Nb2O5含量低于1.05%(质量分数, 下同)时, 它对烧结没有影响,甚至阻碍烧结; 当Nb2O5含量大于1.05%时, 它可以显著促进烧结.Nb2O5的引入可以明显提高瓷体中m--ZrO2含量,并使得瓷体机械性能得到大幅度的改善, 微裂纹增韧被认为是瓷体性能改善的根本原因. 另外, 由于晶界玻璃相软化使得裂纹钝化和裂纹尖端应力集中消弱等原因, 800℃下瓷体性能不衰减, 反而有所提高.

首次在1450℃合成了以[PO4]和[AlO4]形成网络结构的、具有良好本征水硬性的CaO--Al2O3--P2O5--ZnO玻璃水泥, 分析了形成玻璃水泥的基本理论依据. 应用光学显微镜、X射线衍射(XRD)、电子探针微区分析(EPMA)、Fourier红外光谱(IR)和X射线光电子能谱(XPS)分析了Zn2+对玻璃水泥的相组成和相形态形成及其结构的影响,并分析了对水泥水硬性的影响规律.

研究了铸态TiAl合金在空气、纯氧及氢气等不同环境中的拉伸性能及断裂韧性. 结果表明, TiAl合金在空气中存在由水汽诱发的环境氢脆, 但脆化程度小于其它金属间化合物, 气氛对TiAl的断裂韧性的影响也很小. 还讨论了TiAl合金对环境气氛不敏感性的原因.

在高能球磨过程中, Al67Mn8Ti24Nb1复相合金的DO22结构第二相逐步固溶入L12基体, 且基体有序度降低,球磨10h后第二相完全被溶入, 合金呈弱有序的fcc结构.亚稳态粉末在热压成形过程中发生重有序化转变, 形成细密的复相结构.成形合金的显微组织由L12基体和弥散分布的DO22结构Al3(Ti,Nb)第二相组成, 与铸态相比, 组织明显均匀并细化.Al67Mn8Ti24Nb1粉末热压成形合金的室温压缩强度明显提高, 塑性改善, 断裂韧性提高.

强制流动热梯度化学气相渗透(FCVI)作为一种制备碳基与陶瓷基复合材料的新工艺,克服了传统CVI中气体扩散传输与预制体渗透性的限制,可在短时间内制备出密度均匀、性能优良的制件, 已受到日益广泛的关注.本文采用化学反应动力学原理分析FCVI的工艺过程, 从理论上论述了在FCVI的各阶段中实现均匀沉积和分层沉积的可能性.

在场发射扫描电子显微镜(FE--SEM)下观察了圆形、中空、条形和Y--形中间相沥青炭纤维的横断面结构. 用流变学理论分析了纺丝过程中几种炭纤维结构的形成. 提出中空纤维纺制时沥青流体的最大流速线在喷丝孔中心线的内侧, 并根据中空炭纤维横断面的显微照片对此加以证实. 用催化缩聚中间相沥青制备的条形炭纤维显示出的特殊弧形对称结构, 起因于中间相沥青的流变性质和条形喷丝孔的形状设计.非圆形中间相沥青炭纤维趋向于以线形为中心的放射状横断面结构,因而在热处理过程中能避免应力集中和裂纹产生,有利于提高炭纤维的抗压强度.

用真空电弧熔炼了Ce2Co17-xSix化合物, 研究了化合物的结构与内禀磁性. 研究了Si原子在Co次晶格四种晶位的择优占位与Co次晶格磁晶各向异性的关系, 结果表明, 18h晶位对Co次晶格磁晶各向异性的负贡献起重要作用.

用粉体制备和高温熔凝工艺在n<111>型单晶硅基片上制备了非晶态SiO2--ZnO--B2O3复合膜驻极体, 实现对SiO2薄膜驻极体的改性. 恒栅压电晕充电、等温表面电位衰减及热刺激放电(thermally stimulated discharged, TSD)实验表明, B3+、Zn2+的掺杂对SiO2薄膜驻极体的电荷动态特性有较大影响: TSD放电电流峰稳定于t=238℃处, 峰位不随充电温度和充电电压变化; 正、负TSD电流谱关于温度轴对称. 用离子掺杂可以有效地改变SiO2薄膜驻极体内的微观网络结构, 影响其电荷贮存性能.