对[110]和[112]取向的单晶Sn试样在不同温度和不同应变速率下进行了拉伸实验. 结果表明, 两种取向的Sn单晶体对应变速率都极为敏感, [110]取向晶体的应变速率敏感指数m为0.133, 高于[112]取向的 0.108, 表现出较高的塑性. 单晶Sn在变形过程中表现出很强的加工硬化, [110]取向试样的加工硬化指数n约为0.54, 高于[112]取向的0.46. 通过电镜观察得到, [110]取向试样的变形以多系滑移方式进行, [112] 取向试样是以交滑移和孪晶方式共同进行变形; [110]取向晶体首先开动的滑移系是{010}<100>, 开动这个滑移系的临界分解切应力(CRSS)为3.1 MPa. 两种取向的单晶 体变形的激活能Q在 35-52 kJ/mol之间, 根据激活能和滑移形貌的观察, 得出变形过程是由交滑移机制控制的结论.

利用静电悬浮设备成功地实现了Zr50Cu50合金熔体的深过冷与凝固, 并测得了在近200 K的过冷度范围内的晶体生长速度. 随过冷度的增加, 初生ZrCu相的晶体生长速度几乎呈线性增大, 但在整个测量的过冷度范围之内, 其生长速度极低, 比一般的金属、Si和Ge等的生长速度低两个数量级以上.

采用激光加工在中碳钢基体表面制备了成形良好、稀释率低、组织细密的Mn-Cu合金涂层. 对合金涂层进行了电解腐蚀处理, 涂层中的Mn原子被电解液溶解, Cu原子经扩散、团聚、生长并形成了纳米多孔Cu涂层. 涂层的孔洞尺寸为30-50 nm, 具有高比表面积. Mn-Cu合金涂层的初始成分对纳米多孔Cu涂层的微观形貌有较大的影响.

采用“3D法”, 系统地研究了Ti-(Cu1-xNix)-Sn(0.20≤x≤0.30, 原子分数, 下同) 四元合金的玻璃 形成能力对成分变化的依赖性. 确定玻璃形成能力最佳的合金为Ti38Cu37.8Ni16.2Sn8,Cu模吸铸形成金属玻璃 棒材的临界直径接近1 mm.该金属玻璃的过冷液态温度区间宽度ΔTx为56 K, 约化玻璃转变温度T rg为0.57. 对电弧熔炼Ti38Cu37.8Ni16.2Sn8合金微观结构的研究表明,合金熔体的凝固主要经历伪二元共晶反应:L→ Ti5Sn3Cu+TiCuNi.

采用矩形缝隙装置, 测量了模拟剥离涂层下不同位置X70钢的电位、溶液pH值及氧含量随时间的变化曲线. 研究了外加阴极极化电位、涂层破损尺寸和缝隙厚度对X70钢在Na2SO4溶液中的缝隙腐蚀行为的影响. 结果表明, 缝隙内氧气迅速耗尽并使溶液pH值升高, 氧耗尽与外加阴极极化电位无关. 随着缝口阴极极化程度加大, 缝隙内各点电位负移, 有效保护距离增加. 溶液介质电位(IR)降集中在缝口. 极化程度过高会导致氢气的析出. 减小缝隙厚度和破损点尺寸使缝隙内极化程度降低.

采用动电位扫描、交流阻抗电化学方法和慢应变速率拉伸实验(SSRT)研究了CO2对X70管线钢在库尔勒土壤模拟溶液中应力腐蚀开裂(SCC)行为的影响, 并利用扫描电镜分析了不同CO2分压下的断面形貌. 结果表明: CO2能够与腐蚀膜FeCO3反应, 生成可溶性Fe的络合物 Fe(CO3)2 2-, 加速X70管线钢腐蚀; CO2与H2O形成H2CO3和HCO3-, 为阴极反应提供H+. X70管线钢在含 CO2溶液中的SCC机理为氢脆--阳极溶解协同机理, 且随CO2 分压的增加, 氢脆作用增大.

开展了高速活性气体保护( MAG)电弧焊接工艺实验, 确定出了不同焊接电流条件下形成驼峰焊道时的临界焊接速度、相邻驼峰之间的距离以及同一驼峰焊道“波峰”和“谷底”的断面形貌. 基于高速MAG电弧焊熔池的视觉检测图像, 分析了驼峰焊道的产生机理, 并利用上坡焊和下坡焊实验进行了验证. 同时, 也分析了保护气体成分对高速MAG电弧焊焊缝成形的影响.

采用药芯焊丝法制得Ni-Al-Cr3C2复合焊丝, 将该焊丝堆焊于DZ125合金表面. 在氩弧物理热的作用下, Ni与Al化合成Ni3Al并释放大量反应热; Cr3C2发生分解, 并在随后凝固过程中重新析出细小的富Cr的M3C2和M7C3相. 受冷却速率的影响, 靠近母材区域的碳化物尺寸小于外层区域. 母材合金元素进入焊接熔池中, 发生一系列碳化和氧化反应, 生成的化合物按自由能高低随温度降低顺序析出, 导致在焊接熔合区形成大量富Hf, Ta, Ti和W的$M$C复合碳化物和少量氧化物, 距焊层表面越近, 数量越少直至消失.

采用准连续介质方法模拟了纳米压痕实验中单晶Cu初始塑性变形过程. 采用3种不同宽度的纳米尺度压头, 得到了载荷-压痕位移关系曲线, 确定了 3种不同宽度压痕下位错发射的临界载荷. 临界载荷的大小与能量理论的预测结果基本一致. 通过对压头下方位移场的分析, 揭示了加载过程中位错形核的力学特征和微观结构特征; 得到了压头下方几何必需位错密度增加的一般规律. 定性地分析了卸载过程中位错的运动与湮灭.

运用分子动力学方法模拟了Cu/Ni薄膜结构在纳米压入和微摩擦过程位错的运动规律, 探讨了薄膜结构中位错与界面的相互作用规律. 结果表明: Cu/Ni多层膜结构中的层间界面会阻碍位错继续向材料内部扩展, 阻碍作用主要来自于两个方面: 界面失配位错网对位错运动的排斥阻力使其难以到达或穿过界面; 由弹性模量差而产生的界面镜像力使位错被限制在Cu单层膜内运动. 这种阻碍作用有利于提高Cu/Ni多层薄膜的力学性能.

建立了描述圆坯连铸结晶器电磁搅拌过程的三维数学模型. 采用有限元和有限体积结合的方法求解Maxwell方程组和湍流Navier-Stokes方程, 分析了结晶器电磁搅拌过程的磁场、流场、温度场和夹杂物轨迹特征, 并考虑了励磁电磁强度和频率的影响. 研究表明, 磁场模拟结果与现场实测数据一致, 电磁力在圆坯水平截面上呈周向分布. 钢液在结晶器纵截面内形成两对回流区, 且在水平截面内旋转流动; 过热钢液滞留在结晶器上部区域, 铸坯芯部温度迅速降低, 凝固前沿温度梯度提高; 大部分夹杂物积聚到结晶器上部区域旋转运动. 励磁电流强度和频率对结晶器内钢液的流动、温度分布及夹杂物运动均有明显影响.

采用Ni-15Cr-3.5B非晶合金箔带作为中间层合金对镍基单晶高温合金进行瞬态液相(TLP)连接. 利用光学显微镜、扫描电镜、透射电镜对接头的微观结构进行观察和分析, 利用电子背散射衍射(EBSD)方法测定了连接区域和基体之间的结晶学取向. 结果表明, 接头区域由连接区、中间金属/基体金属界面扩散区和基体金属区组成, 连接区中心形成M23B6+γ和MB+γ 共晶, 扩散区形成细小的M3B2颗粒; 均匀化处理后接头与基体的γ'相的尺寸趋于一致; TLP接头等温凝固过程中, 固/液界面向液相移动中外延生长, 连接层与所连接的基体金属的结晶学取向一致.

为揭示差厚拼焊管内高压胀形的变形规律, 采用有限元数值模拟和实验并结合力学分析, 研究了差厚拼焊管胀形时薄壁管、厚壁管的变形差异, 及塑性区的发生、发展过程和促进变形协调的力学和几何因素, 分析了差厚变形条件下薄壁管、厚壁管的应力、应变发展历史. 结果表明: 差厚拼焊管内高压胀形时, 厚壁管的变形始终落后于薄壁管. 薄壁管中部最先屈服, 塑性区自中部向两端逐渐扩展, 厚壁管靠近焊缝端先屈服, 随着内压升高塑性区逐渐扩展到另一端. 变形强化和长度比增大可促进两管协调变形. 无论长度比如何变化, 整个变形过程中薄壁管轴向应变始终为拉应变, 厚壁管轴向始终为压应变.

应用等离子体浸没离子注入装置对纯Ti表面进行氟离子注入, 通过SEM和XPS分析研究材料的表面形貌和化学组成. 将MG-63成骨细胞接种于氟离子注入前、后的 Ti样品表面, 采用激光共聚焦显微镜观察材料表面对成骨样细胞MG-63 I型胶原形成的影响; 逆转录聚合酶链反应检测I型胶原mRNA的表达; 蛋白印迹法检测I型胶原蛋白的表达. 结果表明, 氟离子注入后Ti样品表面新出现TiF3; 且MG-63细胞在其表面分别培养6, 24和48 h后, I型胶原的形成和表达均明显高于纯Ti表面. 含氟表面改性层可提高Ti材料的生物相容性.