作为一种重要的晶界调节方式，晶界滑移在以晶界为调和媒介的塑性形变过程中起到非常重要的作用。本文中，我们使用位能图方法开展了对金属钯中晶内滑移和晶界滑移行为的研究，研究发现：有序晶界滑移是易于开动的，有序晶界的滑移可以引起晶界的攀移；与有序晶界相反，无序晶界的滑移很难开动，这个结果可以解释为什么形变过程中应力集中和位错发射通常都是出现在无序界面处，而不是有序界面处。

本文研究了Ti-60合金电子束焊接接头的600℃拉伸、持久和高周疲劳条件下的损伤失效行为。结果表明，在600℃拉伸实验条件下，焊接接头的熔合区和热影响区组织抗变形能力强于母材区（BM），导致试样均断裂于母材区。在600℃持久实验条件下，焊接接头的持久变形机制取决于外加载荷的大小，当载荷低于550MPa时，接头变形以扩散控制的位错攀移为主，此时材料变形能力取决于板条边界密度，板条越细，边界密度越高，变形能力越大，因此，接头断裂位置在熔合区，当载荷接近或高于550MPa（母材区屈服强度附近）时，接头的变形以位错滑移为主，此时接头的断裂位置在母材区。600℃高周疲劳条件下，焊接接头疲劳裂纹易萌生于母材区，裂纹形核位置在试样的表面或次表面；透射电镜观察发现，600℃高周疲劳条件下接头母材区的变形以贯穿板条集束的位错滑移为主，而接头熔合区中的位错则局限在单个马氏体板条内部，位错运动特征为攀移+少量滑移。

本文采用纳米压痕仪，结合恒加载速率/载荷法(const.P’/P )和恒载荷法(const.P)测试了室温下微铸件的蠕变应变速率敏感指数m，结果表明：微铸件不同位置的m基本相同，分别为0.0958和0.0879，与微铸件晶粒度无关，同时同一位置在不同恒加载速率/载荷下所获得的m值也基本相等，与加载速率/载荷值无关。

采用射频溅射法制备了纳米“铁磁金属-半导体基体”Fex(ZnSe)1-x颗粒膜，并研究了其结构和磁特性。根据颗粒膜低场磁化率χ(T)温度关系和不同温度下的磁滞回线，证实了在一定的温度范围内，颗粒膜中的纳米铁颗粒表现出磁性弛豫效应：当截止温度TB=50K时，颗粒膜的磁性由超顺磁性转变为铁磁性。在截止温度以上，其饱和磁化强度MS(T)温度关系符合Bloch的自旋波T3/2定律，探讨分析了自旋波常数增大的原因。

研究了二元非均匀体系扩散的非线性动力学离散模型与Fick扩散定律和Cahn-Hilliard扩散方程的相关性。二元非均匀体系非线性动力学离散模型中，因原子的扩散系数与局部原子浓度强相关，扩散非对称性系数m’和有序能V是主要影响参数。采用非线性动力学离散模型和Cahn-Hilliard扩散方程分别计算了调制周期4.8 nm、9.6 nm和48 nm的Mo/V纳米多层薄膜的互扩散行为。Fick扩散定律和Cahn-Hilliard扩散方程等经典扩散定律和非线性动力学离散模型均可合理描述较大扩散尺度的扩散，随着扩散尺度的减小，经典扩散定律偏差逐渐增大，纳米尺度下的扩散需用非线性动力学离散模型描述。

本文利用金相、电子背散射衍射（EBSD）技术结合纳米压痕仪研究了低碳微合金钢的组织转变、晶粒的晶体学取向及其纳米力学性能。试样No.1由1℃/s冷速连续冷却到室温所得组织主要是贝氏体铁素体、粒状贝氏体以及少量岛状第二相，试样No.2由1℃/s冷速连续冷却到560℃淬水所得组织主要是针状铁素体和淬水时形成的马氏体/贝氏体，其中相邻针状铁素体之间为小角晶界；其中试样No.1中粒状贝氏体的平均纳米压痕硬度与试样No.2中针状铁素体的平均纳米压痕硬度极为接近。研究发现，取向差角较小的针状铁素体组织在连续冷却过程中合并成粒状贝氏体。

基于热加工过程金属学原理，建立了纯铜动态再结晶的二维元胞自动机模型,模拟了加工硬化、动态回复、形核及再结晶晶粒生长等一系列过程。利用该模型可得到整个热加工过程流变应力变化，晶粒的形态、晶粒取向和大小及分布。流变应力的大小可由基体与再结晶晶粒位错密度的平均值计算。采用该模型对不同应变、应变率、温度下纯铜动态再结晶过程进行了模拟，模拟结果与相同热变形条件下纯铜实验结果吻合较好。本模型将微观尺度位错运动与介观尺度晶界移动动力学及宏观热加工参数进行了初步结合，为将来多尺度模拟研究奠定了基础。

采用连续定向凝固方法可以制备具有连续柱状晶组织的纯铜杆坯，这种杆坯具有优良的塑性加工延伸性能和导电性能。利用有色金属研究院研制的介观力学观察设备，用自制的连续柱状晶加工成双晶体的拉伸样品，对其拉伸变形行为进行了研究。结果表明：在连续柱状晶纯铜变形过程中，不同的晶粒由于取向不同，产生不同的滑移方式，并且在变形过程中产生了亚晶粒。通过能量计算证明了新晶粒的产生。在连续柱状晶纯铜变形过程中，晶界有明显的协调变形的作用，正是由于这种作用，使得连续柱状晶纯铜可以产生很大的塑性变形。

NiMnGa合金的大磁致应变是在具有单变体结构的单晶中获得的。目前，国际上普遍采用单向压缩工艺获得单变体。但是，对较大长径比样品，由于此工艺会造成弯曲变形，不可能通过压缩进行单变体处理。本文报道了一种用强磁场处理的方法，进行NiMnGa单晶的单变体处理。采用光子加热悬浮区熔法，制备了Ф7×38.9 mm的Ni50Mn28.5Ga21.5合金单晶。通过10T脉冲磁场反复磁化的方法，对单晶样品进行变体处理，获得近似单变体，并获得了5.2％的大磁致应变。研究了磁致应变的压力效应，结果表明随压应力增大，孪晶再取向的临界磁场强度增大，饱和磁致应变降低。

采用落管方法对Fe60.4Sn29.6Si10三元偏晶合金进行了微重力条件下的无容器快速凝固实验. 实验所得合金液滴的典型凝固组织呈现“枝晶”和“海藻”两种生长形貌.分析发现液滴中大量出现的“海藻”生长形貌是合金熔体凝固前沿发生尖端分裂的结果, 这种特殊形貌的产生主要受过冷度 、表面张力各向异性参数 等因素的控制和影响.“尖端分裂”生长方式是晶粒细化的一种原因, 而“海藻”生长形貌是枝晶碎断、重熔的结果.

通过在B4C-TiB2预烧体中真空熔渗铝制备了B4C-TiB2-Al复合材料，研究了不同TiB2含量下复合材料显微组织和力学性能的变化。结果表明：B4C-TiB2-Al复合材料主要由B4C、TiB2、Al和Al3BC等相组成；随着TiB2含量的增加，复合材料的HRA硬度逐渐降低，抗折强度逐渐增大，断裂韧性先增大后稍微降低，当TiB2含量为40 wt.%时，复合材料的气孔率、硬度、抗折强度和断裂韧性为1.32%、80.3HRA、559.4 MPa和7.83 MPa•m1/2；延性铝的加入、裂纹的偏转和分叉、B4C和TiB2晶粒的细化以及B4C基体和TiB2晶粒热膨胀的不匹配是造成材料断裂韧性提高的主要原因；随着Al渗入量的增加，复合材料断口中金属撕裂棱和韧窝的比例增加、沿晶和穿晶的比例下降。

采用新的加工技术搅拌摩擦加工对铸造7075铝合金进行改性加工，探讨了加工工艺对加工区微观组织的影响。由于铸造7075铝合金粗大的晶粒和晶间分布的粗大第二相显著降低材料的塑性变形能力，因而采用通常的工具设计和加工参数很难在加工区得到均匀的微观组织。加工工艺优化试验表明，在同样的工具设计和加工参数下，通过两道次重叠加工可在搅拌区获得细小均匀的等轴晶组织，此外，降低加工工具尺寸并提高旋转速度也明显改善了搅拌区微观组织的均匀性。

用等离子体浸没离子注入与沉积（PIII&D）技术在AISI52100轴承钢表面成功合成了高硬耐磨的氮化钛（TiN）薄膜。膜层元素分布、化学组成和表面形貌分别用X射线衍射（XRD）、X光电子能谱（XPS）和原子力显微镜 （AFM）表征。合成薄膜前后试样的滚动接触疲劳寿命和摩擦磨损性能分别由球棒疲劳磨损试验机和球-盘磨损试验机测定；疲劳破坏后的微观形貌通过扫描电镜（SEM）观察；薄膜力学性能经纳米压痕和纳米划痕试验评价。结果表明，表面膜层中主要存在TiN相，同时含有少量的TO2和钛氮氧的化合物；在优化条件下，氮化钛膜层致密均匀，与基体结合良好，具有很高的硬度和杨氏模量，分别达到25 GPa 和350 GPa；最低摩擦系数由基体的0.92下降到0.2。被处理薄膜试件在90%置信区间下的最大L10、L50、La和L寿命较基体分别提高了5.5倍、2.8倍、2.3倍和2.2倍，疲劳寿命的分散性得到了显著改善.

采用包埋技术在C/C复合材料表面制备SiC-TaSi2/MoSi2抗氧化复合涂层，通过恒温氧化实验以及X射线衍射分析、扫描电镜观察及能谱分析，研究了包埋粉料中钽钼含量对复合涂层微观结构和高温抗氧化性能的影响。结果表明，钽钼摩尔比为1:1所制备的复合涂层具有相对较大的厚度和较为致密的结构，氧化过程中在该涂层表面形成致密和稳定的玻璃态SiO2保护膜，在1500℃氧化326h和经过23次1500℃↔室温急冷急热后，带有该涂层的C/C试样失重仅为0.97%，说明该涂层具有优异的抗氧化和抗热震性能。

处于介观尺度的材料的塑性变形行为不同于通常的宏观范围的材料，存在尺度效应。而且其变形也不同于微观尺度的材料[1]。研究处于介观尺度材料的塑性变形的重要意义在于，为微成形的基本成形规律的研究和工艺技术的发展铺平道路。通过在200C恒载荷的高温变形实验，研究厚度为10～350微米的铝合金箔的等温塑性变形行为。研究铝箔的厚度和晶粒大小对高温变形速率的影响规律。通过透射电子显微镜的观察可以发现在晶界旁存在亚晶界。用t/d参量能很好的描述塑变的尺度效应，随着t/d的减小，应变速率增大。t/d对应力指数也具有影响作用。得到一个经验的公式来描述应变速率和t/d的关系，用此公式能较好地模拟应力指数随t/d的变化。

溶液的电导率对于电沉积过程参数的设定非常重要。本文通过测量极化和分散能力，对以Watts型电镀镍溶液为基础的几种溶液进行了研究，并对Ni沉积层形貌进行了分析。结果表明，综合考虑电导率和极化度的乘积，是显著提升溶液分散能力的重要途径，而且电沉积Ni层表面形貌主要受控于电化学因素。

通过动电位极化曲线、电化学阻抗谱以及Mott－Schottky曲线的测试，研究了预钝化电位对模拟混凝土孔溶液中钢筋的钝化作用及氯离子对钢筋钝性的影响。结果表明，在室温下相对于饱和甘汞电极电位为-0.200－0.200V范围于不同电位下分别预钝化4800s后，钢筋表面均处于钝态；钝化膜内浅层施主浓度随预钝化电位的升高而减少，深层施主浓度则增加；预钝化电位为0.200V时，钢筋钝化膜的电荷转移电阻最大；预钝化后的钢筋在含氯离子0.01－0.08mol/L、pH值为12.50的模拟混凝土孔溶液中浸泡24h后，其表面钝化膜表现为高掺杂的n型半导体，在0.15－0.47V电位区间内表现为一种类型的施主浓度，施主浓度随氯离子浓度的升高而减小。

采用基于密度泛函理论(DFT)的平面波赝势(PW-PP)方法，计算了Zr4Mn8-xCox（x=0、2、3）合金及氢化物的电子结构和生成焓。晶胞体积、生成焓的计算值随Co含量的变化趋势与实验测定的相一致。计算结果表明：Zr 4d轨道在费米能级处的态密度、H-Zr(2)与H-Mn(6h)的相互作用强度是决定氢化物稳定性的主要因素；合金Zr4Mn8-xCox的晶胞体积与6h位置原子间相互作用随着Co含量的增加而变化，是影响合金平台氢压的重要因素。

用FS-MS模型研究了Ni/Al纳米多层膜的界面粗化行为对周期数n、Ni:Al调制比R和调制波长L的依赖性与薄膜电阻率ρ和镜面反射系数P的演变规律。结果表明：随着n减小，薄膜电阻率ρ基本恒定，即多层膜界面粗化行为对调制周期数不存在依赖性；而随着薄膜特征尺度R与L减小，出现电阻率ρ异常增加和P明显减小的变化过程。P对薄膜特征尺度的依赖关系反映了多层膜界面粗化行为的尺寸效应，即多层膜界面非对称的互扩散行为只在低调制比与低调制波长尺度下加剧，此时界面互促效应凸现。在高于临界调制波长和调制比情况下，互促效应弱化，薄膜界面扩散行为不明显。

用GaIn合金冷却液体作为冷却介质，将Fe81Ga19熔体快淬制备出具有晶粒沿棒径向生长组织的合金棒。利用X射线极图反射法判定棒轴向取向为[110]方向。通过热分析和XRD测试结果，结合相图分析可知合金的相结构为A2无序体心立方结构相，热处理未改变合金的A2相结构，均在690℃附近发生了A2相的居里转变。合金棒材在无轴向压力条件下获得饱和磁致伸缩值为66ppm，在加压条件下磁致伸缩出现明显的压力效应，从10MPa 到50MPa的测量压力范围内，随压力增大，饱和磁致伸缩值增加，在50MPa压应力作用下饱和磁致伸缩值达到115ppm。

采用伪二元相图法对DZ125多元合金进行了简化, 并用二维Cellular Automaton(CA)法模拟了合金定向凝固微观组织．通过采用不均匀连续形核 模型, 在考虑到枝晶生长动力学的基础上, 模拟了不同抽拉速度下 合金定向凝固组织形貌、枝晶界面形态以及一次枝晶间距 的变化, 说明树枝晶竞争生长中存在“分枝”与“淹没”的机制; 并且随凝固速率的增加, 合金凝固组织从分枝较少的胞状树枝晶向分枝发达的 树枝晶转变．模拟的一次枝晶间距从凝 固速率为50 um/s时的132 um减少到 凝固速率为500 um/s时的69 um. 模拟结果与实验结果吻合较好.

使用电弧熔炼法制备了LaFe11.9-xCoxSi1.1B0.2( x=0.7, 0.8, 0.9)系列化合物。室温下XRD分析表明该系列化合物所成的相基本上都是NaZn13型立方结构单相，除了含有极少量的α-Fe杂相，空间群为Fm-3c。晶格常数(a/Å)随着Co含量的增加而增大，分别为11.487、11.496、11.498 Å；磁性测量发现该系列化合物的居里温度在室温附近，并且也随着Co含量的增加而增加，分别为270,290,300 K。在外场变化ΔB=1.5 T 时，该系列化合物的最大磁熵变达到金属Gd的两倍，相对制冷能力与金属Gd的相对制冷能力基本相同。

在小方坯连铸水口中段安置电磁搅拌器，使水口旋转出流以降低注流钢水的冲击深度并形成上升回流，保证小方坯（特钢）连铸中液面融渣和凝固坯壳及成分的均匀性。本文通过在连铸水口的水力学模型内安置的旋流叶轮来模拟水口电磁搅拌的作用，使模型实验中水口出流呈螺旋状流态，并在此基础上，用超声波多普勒测速仪定量测量结晶器模型内液流的垂直及水平速度，以此检验水口电磁搅拌的效果，分析有效的工艺参数。结果表明，旋流式水口有利于改善结晶器内的流场，有效降低冲击深度，增大液流向弯月面区域的回流和热流上传，使液面形成水平环流，提高了液面的活跃程度，并增强钢水表面融渣的效果。

用湿化学共沉淀法制备了掺杂0.5at %Ce的BaHfO3纳米粉体，采用XRD、TEM及TG-DTA等手段分析了粉体合成过程的物相变化及特性；用荧光光度计分析了样品的激发光谱和发射光谱。结果表明：先驱沉淀物经1000℃煅烧2h，合成出多边形貌，分散性良好，粒径尺寸约为30～50nm的BaHfO3:Ce纳米粉体。该材料的激发光谱在332nm、392nm处出现2个激发峰；332nm波长激发的发射光谱主要由两个光谱带组成，其峰值分别位于484nm和531nm，而用392nm波长激发时，只在530nm有一个发射峰。BaHfO3:Ce的发光特性由激活Ce3+的5d→2F5/2和5d→2F7/2宽带跃迁产生，其激发光谱和发射光谱均为宽带谱。