利用定量逐层研磨和计算机辅助重建及可视化技术, 研究了Fe--0.28C--3.0Mo (质量分数, %)合金钢中TTT曲线港湾形 鼻尖温度以下形成的退化铁素体的三维形态. 三维观察和分析表明, 退化铁素体最初在奥氏体晶界形成, 然后不是向晶 界扩展, 而是长向晶内. 退化铁素体由棒状亚单元组成, 每个亚单元的直径为 1---2 μm, 长度为几微米. 该合金钢中退化铁素体的奇特形貌可能是由铁 素体晶粒的重复形核、长大以及相临铁素体晶粒的合并而形成的.

基于γ-TiAl基PST晶体的微结构及滑移系和形变孪晶的空间晶体学位向分布的变形机制, 提出了分析PST晶体屈服应力对外载轴和片层界面夹角θ间的依赖关系的细观力学解析模型, 重点考察了PST晶体的微结构和普通位错与形变孪晶的临界分切应力(CRSS)之间的差别对晶体屈服的影响. 结果表明: PST晶体屈服应力σy和外载轴与片层界面之间的夹角θ存在着强烈依赖关系. 在软取向, 变形由普通位错和超位错控制, 变形平行于片层界面; 而在硬取向, 变形由形变孪晶控制, PST晶体的变形为穿过片层界面形式. 在加载角分别为45°, 0°和90°时, 屈服应力间的关系为: σy (45°)<σy (0°)<σy (90°). 同时, 分析了滑移系和形变孪晶的具体开动情况.

采用金相显微镜、扫描电镜、透射电镜及能谱分析等手段, 研究了磷含量对 GH761合金力学性能的影响. 结果表明: 磷含量低于0.040%时, 对合金室 温和650 ℃拉伸性能无明显影响. 适量磷显著延长合金的650 ℃, 637 MPa持久寿命, 最佳含量位于0.023%附近, 寿命高于970 h, 比磷含量为0.0007%时的寿命长3倍以 上. 磷含量升至0.040%时, 持久寿命又降至约220 h. 磷通过阻碍位错运动、促进晶 界析出、阻碍环境氧的沿晶侵入等机制, 提高GH761合金的持久寿命. 过高的磷含 量使晶界析出过量, 并导致η-Ni3Ti相析出, 弱化晶界, 降低合金的持久寿命.

用蠕变法在Gleeble-1500热模拟机上研究了不同Cu含量的Cu-Nb系超低碳钢的时效 过程. 结果表明, 在蠕变过程中, 沉淀析出使蠕变曲线出现平台, 平台的起点与结束 点分别对应析出开始点(Ps)与结束点(P f). 并得出了两类钢的沉淀析出等温转变(PTT)曲线. 由蠕变法测出的Pf与由硬度法测出的峰值 时间tp吻合得较好.

通过测试大型船用曲轴曲拐S34MnV钢在高温不同应变速率下的应力-应变曲线, 建立了该钢的本构关系模型. 运用ABAQUS软件对该曲拐的弯锻过程进行了热力 耦合模拟, 得到了曲拐锻造过程的应力、应变和温度随时间的变化情况, 分析 了曲拐的金属流动机制, 研究了曲拐典型位置的静水压力和表面拉/压应力的 变化, 模拟计算了锻造过程产生的“细腰”、裂纹、“喇叭口”等缺陷的位置, 并预测了曲拐的最终形状和尺寸. 模拟结果与实验结果很好吻合. 在此基础上 提出了改进性意见, 为锻造工艺参数的优化提供了依据.

研究了回归及回归再时效处理对高Zn含量(质量分数为11.64%)的喷射沉积 Al-Zn-Mg-Cu铝合金的显微组织及力学性能的影响. 通过透射电子 显微镜(TEM)观察了回归及再时效合金的显微组织, 并对合金进行了力 学性能测试. 结果表明, 随回归温度的升高及时间的延长, 其回归强度 曲线呈现下降趋势, 再时效强度曲线为抛物线走势; 采用峰时效 (120 ℃, 24 h) + 回归处理 (180 ℃, 30 min) + 再时效 (120 ℃, 24 h)的处理制度, 不仅能 够获得优于峰时效的抗拉强度, 而且细化晶内组织, 是一种理想的回归再时效处理制度.

采用扫描电镜原位观测了数微米大小夹杂物对超高强度钢疲劳裂纹萌生及扩展的影 响, 并用有限元法解释了夹杂物尺寸和形状对疲劳裂纹萌生及初期扩展的影响程度, 得到了超高强度钢低周疲劳裂纹萌生与扩展特性和夹杂物对疲劳破坏的关键尺寸的 估计值. 同时, 讨论了现行实验方法对确定铁基材料裂纹扩展速率的作用.

采用喷射沉积技术制备了新型电子封装材料70%Si-Al合金, 对其进行热等静压致 密化处理后, 测试了合金的主要性能. 结果表明: 喷射沉积70%Si-Al合金的密度低, 组织细小均匀, 各向同性, Si相粒子尺寸在10-20 μm之间且弥散分布. 新 型70%Si-Al合金具有与Si和GaAs等半导体材料相近的热膨胀系数, 热稳定性好, 经热等静压后合金的性能进一步提高. 喷射沉积70%Si-Al合金具有良好的机械加 工性能, 可以用作功率芯片、微波电子器件、集成电路块等的封装材料.

采用溶胶-凝胶法制备Li-Ni-Co-Mn-O化合物的前驱体. 借助于X射线衍 射(XRD)、扫描电镜(SEM)及充、放电测试等表征了不同温度下焙烧前驱体对高 温合成的Li-Ni-Co-Mn--O固溶体晶体结构、形貌及电化学性能的影响. 结果表明: 前驱体于600℃焙烧即可形成六方层状结构的Li-Ni-Co-Mn-O固溶体, 920-980 ℃ 产物的衍射峰强度及颗粒尺寸随合成温度的升高而增大, 950 ℃合成产物的 I_003 / I 104及晶胞体积要比920和980 ℃合成产物的大, 而且950 ℃合成产物 的首次充、放电容量最高, 电极极化最小, 在2.5-4.5 V以28 mA/g的电流密度进行 恒流充、放电, 其放电比容量达180 mA•h/g, 循环稳定性较好.

以金属和升华硫为原料, 利用温度梯度法合成硫化物; 并用合成的MgS+1.5%ZrS2 作为固体电解质, 以Mo+MoS2作为参比极研制了硫浓差电池. 在1623 K利用该电池 对碳饱和铁水(氧的活度a[O]≤2×10 -6)中的硫含量进行了测定. 进一步优化了硫浓差电池的结构, 解决了电解质管的炸裂和漏气问题, 同时采用特殊 工艺抑制了硫化物水化. 结果表明, 该硫浓差电池的电动势信号稳定, 重现性好且持 续时间长.

利用恒流微弧氧化技术, 在以Na2SiO3和Na3PO4为主盐的 电解液中, 在高硅压铸Al合金ADC12表面制备了陶瓷膜. 显微硬度及耐蚀性能测 试表明, 陶瓷膜显微硬度(HV)高达1430, 能对基体金属提供有效的防护. 涡流 测厚及SEM研究显示, 该陶瓷膜厚度分布比较均匀, 具有双层结构. EDX和XRD分析 表明, 该微弧氧化陶瓷膜的主要元素组成为O, Al, Si和P; 主要相组成为γ-Al2O3和α-Al2O3, 同时含有少量χ-Al2O3, θ-Al2O3和Al2SiO5晶体.

在实验室研究中空纤维镍基板的制备工艺的基础上, 采用自制的网络化的ANN-GA系统对58个样本进行了 工艺参数优化和寻优, 得到的最佳工艺参数如下: 中空镍纤维含量为97%; 烧结温度为1275 K; 保温 时间为20 min; 造孔剂 PVB, PP和Ni(OH)2的含量 分别为5%, 3.5%和1%. 在最优工艺条件基础上, 获得 了性能优异、孔率接近87%的基板材料. 并用计算机分析和预报了各单因素的影响规律, 预测结果与 文献报道的实验结果一致.

采用放电等离子烧结(spark plasma sintering)法在低压和低温 (50 MPa和400-500 ℃)条件下快速烧结制备出了含准晶强化相的 块体Al90Mn9Ce1合金, 其致密度大于98%, 抗压 强度超过1000 MPa. 与普通高强度铝合金相比, 其强度约提高1倍. 结果表明, 在放电等离子烧结过程中, 采用大电流、短时、低 温的烧结条件可使快冷雾化法制备的原始合金粉末中的准晶强 化相及其它细小强化相得以保存, 而局域强放电等离子体可以分 解或破碎铝合金粉末表面的氧化膜, 使合金粉末颗粒间的结合强 度增加, 制备出的块体铝合金具有高的致密度和超高强度.

对搅拌铸造法制备SiC颗粒(SiCp)增强Al-7.0%Si(质量分数) 复合材料的微观组织形成过程进行了模拟研究, 建立了常规凝固条件下 相应的宏观传热、等轴枝晶形核生长以及颗粒推移的二维计算模型, 采用一种改进的CA(cellular automaton)方法与有限差分法耦合进行数值 计算, 研究了不同铸造方式对复合材料微观组织以及颗粒分布的影响. 为了验证模拟结果, 浇注了阶梯形金属型和砂型试样. 结果表明, 模拟 得到的复合材料颗粒分布及微观组织与实验结果吻合良好.