对8 mm厚7075-T651铝合金轧制板进行了搅拌摩擦焊接，重点研究了焊后热处理工艺和背部二次焊接对焊头性能的影响。结果表明，焊接态接头致密没有缺陷，焊头强度约为母材的71%。焊头T6热处理后，出现由锯齿形裂纹和微孔组成的“S”线。随着固溶温度的升高，“S”线愈加明显，并伴有晶粒异常长大现象。热处理后焊头硬度明显提高，但强度和延伸率显著下降，这是由于裂纹沿“S”线产生和扩展所致。在焊态样品背面进行补焊，可明显改善焊头的力学性能。

对Fe78Si9B13非晶进行了低频磁脉冲处理（场强100－400Oe,频率20-40Hz,作用时间60-300S.），以红外非接触测温仪测量处理过程的试样温升，用穆斯堡尔谱、透射电镜观察试样的微结构变化。研究表明，在磁脉冲作用下，非晶合金发生了低温纳米晶化（温升ΔT=7℃），晶化相α-Fe(Si)的晶粒尺寸约10nm、析出量2.18％－9.43％；所形成的双相纳米合金对应的平均超精细磁场较非晶的原始制备态明显增加。

采用透射电子显微镜（TEM）对高硅铸钢等温淬火热处理后的显微组织以及残余奥氏体分布形态进行了研究，对等温淬火组织中残余奥氏体量进行了测定。结果表明，高硅铸钢等温淬火组织中残余奥氏体呈两种不同的分布形态，薄膜状残余奥氏体以及大块状、三角状残余奥氏体，其中呈薄膜状分布的残余奥氏体与贝氏体铁素体间的位向符合K-S关系。呈薄膜状分布的残余奥氏体对钢的综合力学性能特别是韧性有积极的作用；而呈大块状、三角状分布的残余奥氏体，由于其机械稳定性差，对钢的各项力学性能均有不利的影响。要获得具有优异综合力学性能的高硅铸钢，薄膜状残余奥氏体的量与块状残余奥氏体的量的比值Vγ-F /Vγ-B要大于1.0。

对有外加SiC颗粒（SiCp）时的Al-7.0%Si（质量分数）合金熔体凝固过程中球状颗粒与枝晶间相互作用以及包含颗粒分布的微观组织形成过程进行了模拟研究，在热、溶质守恒的基础上考虑了溶质再分布、界面曲率以及各向异性的影响，分别对颗粒、固相、液相以及固/液界面进行处理，建立了单个及多个颗粒与枝晶相互作用的数值模型，预测了单个颗粒与凝固界面之间的吞并/推移现象，并研究了颗粒附近枝晶生长的溶质、速度场分布以及界面形状，再现了多颗粒与多枝晶相互作用直至最终偏聚到枝晶间的过程。模拟结果表明，颗粒被推移时颗粒与界面的相互作用是一个非稳态的过程，但是在凝固速率较低的条件下可以按照稳态推移的模式进行处理。模拟得到的颗粒分布及微观组织与实验结果吻合较好。

采用计算机模拟技术创建钛α相和β相晶粒、α相中 刃位错及位错塞积形成的微裂纹原子集团模型。利用递归法（Recursion）计算了位错、裂纹及α相晶粒的电子结构（费米能级、结构能、环境敏感镶嵌能等），计算并分析了合金元素Mo、V对β相原子结合能的影响。结果表明：氢在位错处的环境敏感镶嵌能较低，易于在位错处聚积，形成氢原子气团。位错对氢原子气团的“钉扎”作用使钛合金局部硬化，使位错运动受阻塞积形成微裂纹。裂纹尖端费米能级高于裂纹其他区域，电子从裂纹尖端流向裂纹其他区域造成电位差，在电解质作用下裂纹尖端阳极分解腐蚀。拉应力与裂纹处的氢气压使裂纹解理或沿晶延伸，促进应力腐蚀的发展。合金元素Mo、V有利于α钛合金中β相的形成，阻止裂纹在α相中扩展，提高合金应力腐蚀抗力。

本文采用冷却曲线热分析法和连续扭矩测试技术对AZ6x（x=0~6）合金系列的泥区特性进行了表征及分析。结果表明：随着锌含量的增加，AZ6x合金初晶形核第一特征温度Tn1、初晶形核第二特征温度Tn2以及枝晶闭合温度Tch均逐步降低，（Tn1-Tn2）温差逐渐增加，（Tn2-Tch）温差变化不大；AZ6x合金的枝晶闭合固相分数fs-ch约为0.27~0.35，AM60和AZ66合金的fs-ch稍高，锌含量2~5wt%合金的fs-ch稍低，AZ62合金的fs-ch最低；随着锌含量的增加，AZ6x合金的枝晶硬化温度Tpk逐渐降低，Tpk处的固相分数逐渐降低，Tpk处的泥区强度值先升后降，锌含量2~5wt%合金的泥区强度增长速度相对缓慢；冷却曲线热分析法和连续扭矩测试技术的结果具有可比性。

采用Mishin镶嵌原子势，通过分子动力学方法模拟了非晶铜在压痕作用下的应力晶化行为，考察了压痕过程中能量、应力与微观结构演化的关系。局部塑性变形区域出现微小晶核,随着变形的增加，晶粒不断发生生长与合并,局部塑性变形导致晶粒成核、生长与合并的根本原因。最终生成的晶粒具有面心立方结构，其(111)方向密排面平行于剪切面,非晶相中的纳米晶粒能提高非晶材料的刚度。

本文研究了Au-In-Au低温金属键合技术，并把它应用到长波长垂直腔面发射激光器（VCSEL）器件结构的制作中。利用该低温金属键合技术不仅有利于提升器件的热学性能，而且有利于提高VCSEL结构中分布布拉格反射腔镜（DBR）的反射率。实验结果表明，InP基外延半腔VCSEL结构成功地在200 ℃金属键合到Si衬底上，键合强度高，键合质量达到了VCSEL器件工艺制作要求。对键合样品光学特性的分析表明，低温金属键合过程不影响量子阱有源区及DBR的光学性质，这对VCSEL器件结构的制作是有利的。这种低温金属键合技术，有望应用在许多半导体光电器件的制作中。

电子湮没寿命谱(PALS)和符合多普勒展宽(CDB)技术研究了不同含量的Nb元素对Ti–49Al合金的掺杂效应．研究结果表明：低含量掺杂时，Nb原子主要偏聚在合金晶界缺陷处，提高了晶界位置的自由电子密度，有利于改善合金的室温韧性；而较高含量的Nb掺杂时，由于形成了新的晶体结构，合金基体及晶界处的自由电子密度减小，导致合金的脆性增加．

在中性溶液中一步电聚合制备了聚苯胺膜，对其成分和结构进性了分析。并用电子加速器对电聚合苯胺膜进行辐射改性，研究了电子辐射对其凝胶分数及防腐蚀性能的影响。结果表明，在电镀锌钢板上一步法电聚合法制备的聚苯胺膜，是部分掺杂的半氧化结构，该膜掺杂了水杨酸根，所以易溶于酒精等有机溶剂。电子辐射可以提高聚苯胺的交联程度，改善其耐有机溶剂的性能。聚苯胺膜的凝胶分数随着吸收剂量的增加存在一个极大值，而与吸收率无关。在适当吸收剂量下辐射交联后，聚苯胺膜的防腐蚀性能有很大改善。相同吸收剂量下，吸收率越低，聚苯胺膜的防腐蚀性能越好。

研究了(Fe1-xCox)78.4Nb2.6Si9B9Cu1（x=0.35、0.5、0.65）合金在真空条件下（1×10-3Pa）490℃等温退火30min后的结构与高频磁性。XRD分析表明，非晶 (Fe1-xCox)78.4Nb2.6Si9B9Cu1合金490℃退火后析出晶粒尺寸约15nm的α-FeCo(Si)软磁晶体相，随Co含量的增加，α-FeCo(Si)晶格常数变小，晶粒尺寸略有增大。利用Pseudo-Voigt2函数模拟了晶体相体积百分数。由晶格常数及晶体相体积百分数估算了剩余非晶相的成份。用阻抗分析仪测量了纳米晶(Fe1-xCox)78.4Nb2.6Si9B9Cu1合金在10kHz~10MHz范围的磁谱曲线。结果表明，随Co含量的增加，合金的初始磁导率降低，而共振频率明显提高，用畴壁运动方程及畴壁钉扎理论解释了Co含量的变化对纳米晶合金高频磁性的影响规律。

利用热模拟机Gleeble3500在温度Ae3~Ar3之间针对低碳钢进行形变诱导铁素体相变的实验研究，其应力-时间曲线表明形变诱导铁素体相变在很短时间内转变完全，C得不到充分扩散。利用电子探针对铁素体相C浓度的分析表明诱导铁素体相中C含量远高于常规铁素体中C含量。扫描电子显微镜对形变试样的研究表明，由于C含量的过饱和导致诱导铁素体相是一种非稳定状态的过渡相，在回火过程中，诱导铁素体相将会排出内部过饱和的C并最终向稳定存在的铁素体相转变，其硬度随之降低。

基于微观相场动力学模型和微观弹性能理论，对Ni-Al合金沉淀过程中γ′沉淀相(Ni3Al)形貌，早期沉淀机制和后期粗化过程进行原子层面计算机模拟，结果表明：沉淀过程中，γ′ 相形貌由沉淀早期随机分布的圆形或不规则状逐渐向方形转变，其排列的取向性也越来越明显，最后形成周边圆滑的长方块状颗粒，沿[10]和[01]弹性“软”方向规则排列。弹性应变能作用下的粗化过程遵循优先选择的原则，位于弹性“软”方向上的颗粒不断长大和粗化，位于弹性“软”方向外的颗粒逐渐消失，沉淀后期在基体中形成高度择优取向的微观组织。低浓度Ni-Al 合金中γ′相的早期沉淀机制为非经典形核长大机制,有序相演化序列为：过饱和固溶体 基于微观相场动力学模型和微观弹性能理论，对Ni-Al合金沉淀过程中γ′沉淀相(Ni3Al)形貌，早期沉淀机制和后期粗化过程进行原子层面计算机模拟，结果表明：沉淀过程中，γ′ 相形貌由沉淀早期随机分布的圆形或不规则状逐渐向方形转变，其排列的取向性也越来越明显，最后形成周边圆滑的长方块状颗粒，沿[10]和[01]弹性“软”方向规则排列。弹性应变能作用下的粗化过程遵循优先选择的原则，位于弹性“软”方向上的颗粒不断长大和粗化，位于弹性“软”方向外的颗粒逐渐消失，沉淀后期在基体中形成高度择优取向的微观组织。低浓度Ni-Al 合金中γ′相的早期沉淀机制为非经典形核长大机制,有序相演化序列为：过饱和固溶体→非化学计量比有序相→化学计量比平衡γ′相→长大。

建立了金属储罐底板外侧阴极保护电位分布的数学模型，采用混合控制的极化理论来描述阴极极化特性，利用FLUENT软件模拟了不同辅助阳极埋设方式下罐底外侧的阴极保护电位分布，并对不同阳极埋设方式下电阻率和罐径对电位分布的影响进行了对比，为罐底阴极保护电位分布效果的判定和阳极布置方式的选择提供了理论指导。

针对离心式中间包电磁驱动旋流强度不充分的问题，本研究利用钢包内钢液的位置势能，在不增加外加能量或动力的情况下，利用弯水口将钢包内钢液的位置势能转化为水平出流动能以增强旋转室内钢液旋流强度。本研究利用水模型观察实验结合数值模拟手段，研究弯水口出流对离心式中间包旋流强度的影响。结果表明弯水口注流可以增强离心式中间包旋转室内的旋流强度，在本文研究条件下可以使最大速度值增加约15%。

研究了在玻璃基底上镀制Al2O3和Cr过渡层对Ag膜反射率及附着力的影响. 分光光度计测试了Ag膜的反射率, 结果表明, 与Cr过渡层相比, Al2O3过渡层对Ag膜反射率 的降低相对较小; 而且, 随着Al2O3厚度的增加, Ag膜的反射率先增大后 减小. XRD与AES测试表明, 引入Al2O3或Cr可明显细化Ag晶粒, 减弱Ag膜 (111)织构; Al2O3作过渡层时, Al原子向Ag层中扩散显著; 而Cr作过渡层 时, 只有少量Cr原子扩散进入Ag层. 因此, Al2O3作过渡层能显著增强薄膜 与玻璃基体之间的附着力.

利用内耗方法对Fe-Al合金中Al反位置原子的运动特征进行了研究。在410℃附近观察到了一个与合金热历史相关的弛豫型内耗峰，在快冷样品中内耗峰高度明显高于慢冷样品，而对于快冷样品，升温测量时内耗峰高度又明显高于随后的降温测量，这表明该内耗峰与快冷时残留的缺陷有关。由于该内耗峰激活能为1.88eV，与B2 Fe-Al合金中Fe空位的迁移能相当，因此该峰应产生于应力诱导下Al反位置原子在Fe空位之间的运动。

对系列低碳、超高强度贝氏体钢(LUHSBS)，通过审慎地使用硅、锰、镍等合金元素并有效地控制相变温度、冷却与回火参数，强韧性结合良好，又冲击能(AKV ≥185 J)与同强度(＞1500 MPa)的高级马氏体钢23MnNiCrMo相比提高三倍以上。强度与韧性增强的根本原因在于组织细化、贝氏体铁素体(BF)中含碳量增加、碳化物消除以及存在较高体积分数的膜状残余奥氏体(AR)。原子力显微镜和扫描隧道显微镜分析证实：钢中不存在损伤韧性的块状AR区。不仅亚单元被超细化，而且超细亚晶粒的平均尺寸小于20 nm以及部分切变单元的平均厚度仅约1.6 nm。所有这些都是影响钢的强度、AR稳定性和AKV的主要原因。此外，对强度与韧性改善的物理机制还进行了深入的分析。

使用率相关本构模型模拟搅拌摩擦焊接过程，研究了焊接参数的变化对搅拌摩擦焊接构件横截面上材料变形的影响，通过对不同过程参数下等效塑性应变的研究，分析了搅拌区及热力影响区内焊缝中心线两侧材料的融合情况，根据变形分布，从理论上判断焊接参数的变化对焊接质量产生的影响。结果表明，在靠近焊接构件下部材料的融合随着搅拌头转速的增加和焊速的减小而趋于良好，但是搅拌头转速过高有可能导致焊接缺陷的产生。

为研究氢扩散通过圆柱形金属薄膜引起的塑性形变，我们将板壳力学、弹塑性力学、热应力理论与金属—氢相互作用理论相结合，讨论了氢进入金属薄膜后晶格膨胀产生的弹性应力、塑性应力和残余应力及这些应力对氢分布和输运、材料性质的影响。结果表明塑性区中氢的扩散变慢，残余应力改变了样品局域的吸氢热力学性质。在充氢过程中，只有小的充氢流才可能避免材料的塑性损伤。该结果可为氢的提纯、同位素分离以及氢的贮存与输运等应用提供参考。

本文建立了薄板坯连铸结晶器铜板的三维传热数学模型，特别是对结晶器铜板冷面的水槽和背板部分采用了交替配置不同的边界条件处理，利用Visual Fortran语言自编程序计算结晶器铜板温度场。发现结晶器铜板热面温度呈现云层分布，冷面呈现冰凌状分布。分析了各种工艺参数（拉速、铜板厚度、冷却水流速等）对结晶器铜板温度场的影响。典型位置上的计算结果与现场测量数据符合较好，为优化生产工艺参数和结晶器设计提供重要的理论依据和实际参考数据。