基于Sieverts 定律和多元合金组元活度系数计算模型，建立了一个计算氢在多元合 金熔体中溶解度的计算模型，该模型只需要氢在纯金属熔体的中溶解度参数，为预测多 元合金熔体中氢含量提供了有效的途径。以此计算了氢在多种铝合金熔体中的溶解度随 温度变化的情况，计算结果与实验值吻合较好。

本文采用普适分析型的嵌入原子模型，通过拟合纯元素的晶格常数、空位形成能、结合能和体积弹性模量等，确定了铝、锂和镁三个元素的嵌入原子模型参数。不同元素之间的相互作用势的参数由拟合得出。用现在确定的嵌入原子模型分别计算了由Al、Li和Mg元素构成的三个二元系以及三元系中的有序合金化合物的形成焓，计算结果与已有的实验结果和第一原理计算结果符合得比较好。

利用光学显微镜、DSC差热分析仪和X-射线衍射仪，研究了Ni47Ti44Nb9合金锻棒、热挤压管和不同条件下冷轧管材的组织、织构和相转变，以便为该合金冷轧管材在工程上的应用提供理论依据。结果表明：锻棒中的B2相呈较宽的纤维状，主要的织构组分接近{112}〈111〉和{110}〈111〉；热挤压管纤维组织变细且发生碎化，多数晶粒的{111}取向接近管材的轴向；冷轧管相组成为B2、 β-Nb和(Ti,Nb)4Ni2O，纤维组织发生严重碎化，抑制了马氏体相变的进行， {111}〈110〉和{112}〈110〉成为主要的织构组分。随热处理温度升高，冷轧管硬度下降，相转变温度区间变窄，转变峰升高，主要织构{111}〈110〉和{112}〈110〉显著增强。当温度达到850℃，再结晶晶粒明显长大，热滞和硬度显著下降，织构组分偏离{111}〈110〉和{112}〈110〉，这对于希望在管材的径向方向 具有高的力学性能和恢复应变是不利的。

本文利用固体透氧膜(SOM) 新方法，直接电解还原Cr2O3制取金属铬并与FFC法进行了对比。SEM、EDX和XRD分析表明：SOM法电解2小时，Cr2O3阴极片完全被还原成金属Cr，电流效率达到83％，电流密度为0.72A/cm2；FFC法电解6小时，Cr2O3阴极片只有外层被还原成金属Cr，内层为未被还原物相，电流效率为22%，电流密度为0.31A/cm2；分析两种方法的电流随时间变化的规律表明，SOM法电解速度快、电流效率高、电流密度大、无副反应发生，具有更好的应用前景。

在定向凝固固/液界面温度梯度及凝固速率保持恒定条件下, 研究了熔体过热时间对Ni基DD3单晶高温合金凝固组织的影响. 结果表明, 当熔体超温处理温度为1640℃, 过热时间由30 min增至60 min时, 枝晶间距进一步减小, 枝间$\gamma'$相更加细小且规整, 在此温度过热90 min时, 将导致凝固组织粗化. 当熔体超温处理温度为1780℃, 随过热时间由30 min延长至60 min时, 枝晶间距与枝间gamma'相都变大, 且枝间gamma相不再规整.

研究了不同熔体超温处理温度对DD3单晶高温合金二次枝晶间距的影响, 并利用旋转定向测试法测量单晶取向偏离度. 结果表明, 熔体超温处理对单晶取向偏离度和合金枝间溶质元素总含量的影响很小; 随熔体超温处理温度由起始凝固温度1500 ℃升高至1640和1780 ℃, 二次枝晶间距减小,细化率达14%---31%.

本文研究了快速凝固水雾化M3/2高速钢粉末的凝固特征。经理论计算，水雾化M3/2高速钢粉末的平均冷却速度在10^5～10^7K/s之间。粉末颗粒的凝固组织主要以等轴晶为主，碳化物以空间网络状分布于等轴晶之间的晶界处。粉末基体组织以奥氏体为主，仅小粒径粉末基体由奥氏体与δ铁素体共同组成。碳化物主要为立方的MC型和密排六方的M2C型。

本文通过比较在四种实验条件下Cu-80wt%Pb过偏晶合金的凝固组织，研究了实验参数对过偏晶合金组织结构的影响。重点分析了在Pb基体内富Cu相的结构和形成机制，以及冷却速度和强磁场的影响作用。实验结果表明了球形富Cu相主要有三种结构，即“网壳型”、“卵型”、“眼型”。冷却速度对其宏观和微观组织有较大的影响。通过对比，发现随着冷却速度的降低，Pb基体中的富Cu相由细小的球相转变为上浮聚集的粗大球相，直至只有Cu枝晶留在富Pb基体中。冷却速度的降低使得富Cu球相Cu壳的厚度增加，其内部的网状结构粗化；施加12T强磁场能够抑制富Cu液滴的上浮和富Pb相的沉积，对Cu-Pb合金的重力偏析产生一定的抑制作用，所得到的偏晶合金宏观和微观结构与无磁场时冷速较快的结构相类似。对于较大的富Cu液滴，强磁场具有抑制球相内外Cu溶质迁移的作用，抑制了球壳的增厚和网状组织的粗化。

本文进行了强静磁场下电磁振荡对Al-4.5%Cu合金凝固组织影响的研究，发现同时施加静磁场和交变电流后，初生-Al相由粗大的树枝晶转变成细小的球状晶，晶粒的细化程度随电流的增大而增加，随磁场增加先增加后略有降低。X射线衍射结果表明，施加磁场后，晶粒的<111>晶向沿磁场方向取向。晶粒取向度随晶粒的增大而降低。从球形颗粒旋转取向和颗粒迁移角度推导了晶体粒径和取向的关系。

用直接合成法制备了高温质子导体CaZr0.9In0.1O3-α，粉体平均粒径为1.88μm. 用热铸法制得的质子导体管密度为理论值的97.44%. SEM断口形貌显示晶粒尺寸在1～3μm，结构致密. X射线能谱仪（EDS）和X射线荧光光谱仪（XRF）发现，烧成后材料中的In含量减少. 由热力学分析，这是In2O3在1200℃以上升华、离解造成的. 空气气氛下CaZr0.9In0.1O3-α在931～1300K的电导激活能为1.47eV，电导率为0.91×10-4～1.21×10-2S•cm-1，略低于其在文献报道中氢气气氛下的测定值，但高于CaZr0.97In0.03O3-α在空气气氛下的测定值，符合理论推断.

本文在最大熵法的基础上，采用带有惯性权重的粒子群算法（PSO），测算了多个具有宏观对称的深冲钢板（IF钢）和冷轧纯铜片样品的完整晶粒取向分布，结果均甚满意。在测算中无需任何假定，且样品的成分、织构类型及分布状况对计算结果均无影响。

以激光熔覆法在低硅钢表面制备出高硅含量的Fe-Si涂层。用扫描、透射、Mossbauer谱、X射线衍射等方法研究了硅钢基体和熔覆涂层的微观组织和室温超精细结构及其变化。结果表明，涂层与基体结合良好，自结合界面起至熔覆涂层表面的显微组织依次为平面晶、柱状树枝晶和细小树枝晶组织；熔覆涂层中存在六种可区别的Fe原子组态；涂层中含Si主要相为相对含量占24.6 %的α-Fe类型相，以无序固溶体形式存在；α-Fe类型相中随Fe原子近邻Si原子数的增加，同质异能移位I.S值增大，超精细磁场Hhf值减小。

采用Ti靶和Al2O3 靶在Ar、N2混合气氛中进行反应磁控溅射的方法，制备了一系列不同AlON层厚度的TiN/AlON纳米多层膜，利用X射线能量色散谱仪、X射线衍射仪、高分辨透射电子显微镜和微力学探针研究了AlON的形成条件以及AlON调制层厚的改变对多层膜微结构和力学性能的影响。结果表明，在Ar 、N2混合气氛中对Al2O3进行溅射，N原子会部分取代Al2O3中的O原子，形成非晶态的AlON化合物。在TiN/AlON纳米多层膜中，由于TiN晶体层的模板效应，AlON层在厚度小于 0.6 nm时被强制晶化并与TiN形成共格外延生长结构，多层膜显示出最高硬度达40.5 GPa的超硬效应。进一步增加AlON的层厚，其生长模式由晶态向非晶态转变，破坏了多层膜的共格外延生长结构，多层膜的硬度随之降低。

作为硬骨组织的替代，具备三维连通孔隙和良好生物相容性的多孔NiTi形状记忆合金有着广阔的应用前景。由于受孔隙结构、燃烧过程中形成的非平衡相和内应力等多种因素的影响，多孔NiTi合金在生理盐水和模拟体液中的Ni释放速率远大于具有相同名义表面积的致密态NiTi合金。在恒定的静弯曲应变的作用下，多孔NiTi形状记忆合金Ni释放速率呈现增大的趋势。多孔NiTi合金在60℃的4M/L的NaOH溶液中浸泡24h，然后在600℃进行1h处理后，合金表面形成一层氧化膜，该氧化膜阻隔了浸液与基体的接触，明显降低了多孔NiTi合金的Ni释放速率。

3-氨基-1,2,4-三氮唑(ATA)是一种环境友好型金属处理剂,以其在Cu-Ni合金表面制备了自组装单分子膜(SAMs)，用电化学方法研究ATA SAMs对Cu-Ni合金的缓蚀作用及其吸附行为.结果表明，ATA分子易在Cu-Ni合金表面形成稳定的ATA SAMs,抑制了Cu-Ni合金的阳极氧化过程,改变了电极表面双电层结构，使零电荷电位负移,固/液界面双电层电容明显降低,有良好的缓蚀效果,这与交流阻抗和极化曲线得到的结论一致.同时研究表明ATA的吸附行为符合Langmuir吸附等温式,吸附机理是典型的化学吸附.

在不同的阴极保护电位下，采用慢应变速率拉伸试验（SSRT）、动电位极化方法以及扫描电镜（SEM）研究X70钢在鹰潭土壤模拟溶液中的应力腐蚀行为。结果表明：X70钢在我国酸性土壤模拟溶液环境中能够发生穿晶应力腐蚀裂纹（TGSCC）； SCC萌生与外加保护电位有关，完全受阳极过程控制时X70钢的SCC敏感性较低，但会发生点蚀和严重的均匀腐蚀；受混合电极过程控制和全受阴极过程控制时均能发生SCC；受混合电极过程控制时，X70钢的SCC二次裂纹与点蚀伴生，裂纹形核密度大；而完全受阴极过程控制时，SCC裂纹独立发生，裂纹形核密度底；混合电极过程控制时比完全阴极电极过程控制下更容易发生SCC裂纹。

开发高强度并具有良好抗硫化氢应力腐蚀开裂（sulfide stress cracking，SSC）性能的管线钢是当前管线钢研究的热点. 本文研究了四种不同硫含量（5，17，50，100ppm）管线钢的机械性能和抗硫化氢开裂性能，同时研究了组织（针状铁素体，多边形铁素体＋珠光体）对以上两种性能的影响. 结果表明：高硫（≥100ppm）将导致II型MnS夹杂物的形成，恶化冲击性能，而对拉伸性能和抗硫化氢开裂性能并不产生影响. 此外，粗化的碳氮化合物、夹杂物以及珠光体组织等是潜在的氢陷阱，但并不是决定管线钢抗硫化氢开裂性能的主要因素；针状铁素体组织中的高密度位错，特别是高密度可动位错，是氢的载体和主要运输途径，因此决定了这类管线钢具有较低的抗硫化氢开裂性能，而多边形铁素体＋珠光体组织的管线钢具有相对较高的抗硫化氢开裂性能.

采用差示扫描热分析仪DSC/DTA, X射线衍射XRD和透射电镜TEM等分析测试手段研究了Mg-Cu-Ni-Gd系非晶合金的结构驰豫以及机械性能，分析了Ni元素对镁基非晶合金的结构驰豫和机械性能的影响。研究发现,非晶合金在305K下保温180s发生结构驰豫后，出现约1-2nm的中程有序畴。采用Ni元素部分取代Cu元素，增加了抗结构驰豫能力和力学性能。

系统研究了铝基非晶态合金Al-Co-Y体系中富Al区的非晶形成能力。形成非晶结构最佳成分为Al88Co5Y7，条带临界厚度为230 μm。此体系的玻璃形成能力对合金成分十分敏感。具有高的玻璃形成能力的合金未呈现出明显的玻璃转变特征。相对Trg 和 ΔTx 判据，“相选择”理论在寻找最佳合金成分和表征玻璃形成能力与成分的关系中更为有效。在非晶相的形成过程中，其主要竞争相为fcc-Al，Al3Y和 Al9Co2相。

利用分子动力学模拟的方法，本文完成了Pd55Ni45合金熔体在高压条件下、快冷过程中，局部结构演化和非晶形成能力的模拟研究。在压力作用下，形成非晶的临界冷却速率明显下降。随着压力的增大，得到的二元Pd55Ni45非晶合金体系的微观结构以理想二十面体为主，而非大多数非晶合金中的缺陷二十面体，这是高压对非晶形成过程影响的一个主要原因。

骨组织工程支架材料必须具备良好的力学性能，多孔镁金属作为一种新型骨组织工程支架材料具有明显优势。本文利用有限元方法，建立了激光打孔加工法制备的直孔型多孔镁样品的压缩模型，系统分析了孔隙率、孔径及孔的排布对于多孔镁样品压缩性能的影响，并初步探讨了多孔镁在压缩过程中的变形规律。研究结果对于该新型多孔镁金属的力学性能评价以及在骨组织工程中的应用具有指导意义。

在大量实验数据统计分析的基础上，建立了低压铸造ZL114A合金形核模型，得到了相关热力学、动力学参数。采用了一种改进的Celluar Automaton方法耦合有限差分法对合金的宏观凝固及微观组织演化过程进行了数值模拟。考虑了固/液界面的溶质再分布、微观固相分数、曲率以及各向异性因素。利用阶梯铸件研究了不同冷却速度下晶粒度、二次枝晶臂间距以及共晶组织含量的变化规律，并将模拟值与实验值进行了对比验证。

针对SUS304不锈钢的定点钨极惰性气体保护焊过程，建立三维瞬态定点热源作用下的焊接熔池数学模型，系统研究了不同氧含量下的熔池温度场、速度场以及熔池形貌演变过程。结果表明：随着熔池中活性组元氧的增加，熔池内的对流模式经历了以外对流为主、内外对流共存到以内对流为主的演变过程，熔池形貌由浅且宽形、“勺”形变成深且窄形。熔池中微量活性组元氧直接影响熔池表面张力温度梯度系数，改变熔池表面Marangoni对流模式和熔池最终形貌。当氧含量低于80ppm时，熔池表面以外向Marangoni对流为主，熔池形貌宽且浅；当氧含量超过120ppm时，熔池表面以内向Marangoni对流为主，熔池形貌窄且深；当氧含量处于80ppm～120ppm之间时，熔池形貌为“勺”形，并且随时间的增加，熔池内外对流区域逐渐变小，内对流区域逐渐变大。定点联合保护焊实验结果表明，熔池形貌变化规律的模拟结果与实验结果相吻合。