对于氢在纯金属中的溶解度，文献中的大量数据存在分散性，不便选用。本文搜集到了大量氢在Gasar工艺常用的五种纯金属Al、Mg、Cu、Ni、Fe中的溶解度数据及其经验公式，按照lg[H]=-A/T+B+0.5*lg(PH2)统一形式与单位后，考虑其溶解度常数A和B的波动，选择溶解度比较接近的数据，对其A和B值求平均，得到了新的溶解度计算公式，作为Gasar试样气孔率预测、浓度场计算、气孔生长数值模拟、以及多元合金中气体溶解度计算等工作的基础。

利用Confocal激光扫描显微镜原位观察了AISI304不锈钢冷却加热过程中高温铁素体（δ）→奥氏体（γ）相变的过程及其特征。结果表明，γ相优先在δ晶界处形成；冷却速率影响γ相的生长形态，典型形态分为多边形、块状、圆形、树枝状、板状、网状、以及葫芦状等七种；“游离”γ枝晶发生粗化，并可能和周围的γ枝晶聚合；相同冷却条件下，δ晶界处的γ枝晶聚合程度明显高于δ晶粒内部；二次枝晶在冷却过程中粗化，并竞争生长。冷却速率增大时，伴随着温度的突然先升后降，γ相生长界面失稳，枝晶前端推进速率提高。

金丝球焊是电子工业中应用最广泛的引线键合技术，但随着高密度封装的发展，铜丝球焊日益引起人们的关注。本文采用热压超声丝球键合的方法，将直径50μmCu引线键合到Al-1%Si-0.5%Cu金属化焊盘。对焊点在不同温度下进行老化，通过SEM、EDX和Micro-XRD观察和分析IMC生长情况。结果表明：Cu/Al IMC的生长取决于老化温度和时间，在老化温度一定时，IMC厚度随与老化时间的关系符合抛物线法则，IMC生长对于老化温度比老化时间更加敏感；Cu/Al IMC生长的激活能为85Kcal/mol；老化后Cu/Al IMC为层状分布，主要的IMC为CuAl2和Cu9Al4。

用以高钛渣为主要原料经碳热还原氮化法合成出的廉价TiN/O′-Sialon粉体作为原料，常压烧结制备了TiN/O′-Sialon导电复合材料，利用X射线衍射仪和扫描电镜对其相组成和显微结构进行了表征，研究了初始原料中TiO2加入量对材料的致密化、力学性能及常温导电性能的影响。结果表明：烧结产物相为O′-Sialon和TiN。O′-Sialon大多呈等轴状，粒度约1~3mm。TiN为细小粒状，粒度多小于0.5mm。初始原料中TiO2加入量为30wt%的材料的体积密度为3.1g/cm3，硬度为9.2GPa，抗折强度为169MPa。25wt%左右的TiO2加入量是决定材料中TiN能否形成导电网络的最低TiO2加入量，此时材料的电阻率为1.8×10-2Ω·cm。

采用第一原理赝势平面波方法研究了Re与Ru合金化前后g-Ni/g¢-Ni3Al相界的电子与能态结构。断裂功计算结果显示：Re置换g-Ni相区中的Ni或Ru置换g¢-Ni3Al 相区中的Al，Re或Ru合金化均可提高Ni/Ni3Al相界的断裂强度；而Re与Ru在相界区的复合合金化，则只有当Re与Ru分别占据共格 (002)g/g¢原子层邻近 (001)g原子层上的Ni原子位与(001)g¢原子层上的Al原子位时, g-Ni/g¢-Ni3Al相界的断裂强度才可进一步提高，若其中的Ru置换g¢-Ni3Al相区内层Al， 这时复合合金化Ni/Ni3Al相界的断裂强度不仅没有提高，反而比合金化前纯Ni/Ni3Al相界的断裂强度低。电子态密度与电子密度分布图的分析表明：Re与Ru合金化对g-Ni/g¢-Ni3Al相界断裂强度的影响可归因于Re和Ru与其最近邻Ni原子间强烈的电子相互作用引起的相界区域层间原子成键相互作用的改变。

利用超声疲劳实验方法研究了挤压态ZK60镁合金的超高周疲劳行为。结果表明，合金的疲劳S-N曲线在5×106~108 cyc范围内存在一平台，而在108~109 cyc范围内，疲劳强度逐渐降低，对应于109 cyc的疲劳强度为90±5MPa。SEM断口观察表明，在5×106 ~ 108 cyc范围内，疲劳裂纹基本上萌生于试样表面或亚表面，而在108 ~109 cyc范围内，疲劳裂纹主要萌生于试样内部的非金属夹杂物。根据对断口上疲劳源区的观察与测量，估算了合金的疲劳强度，同时与实验结果进行了对比。

研究了轮箍低倍组织和连铸温度对白点敏感性、断裂韧性和氢致开裂门槛值的影响。结果表明，连铸温度对白点敏感性有影响，尾坯（低温）的白点敏感性略高于头坯（高温）。低倍组织对白点敏感性影响显著，柱状晶区的白点敏感性最低，等轴晶区的白点敏感性最高。但是，低倍组织和连铸温度对氢扩散、条件断裂韧性KIQ以及氢致开裂门槛值KIH均没有影响。

通过反应磁控溅射制备了一系列不同Si3N4层厚的TiN/Si3N4纳米多层膜，利用X射线衍射仪、高分辨透射电子显微镜、扫描电子显微镜和微力学探针表征了多层膜的微结构和力学性能，研究了其力学性能随Si3N4层厚微小改变而显著变化的原因。结果表明，在TiN调制层晶体结构的模板作用下，溅射态以非晶存在的Si3N4层在其厚度小于0.7 nm时被强制晶化为NaCl结构的赝晶体，多层膜形成共格外延生长的（111）择优取向超晶格柱状晶，并相应产生硬度显著升高的超硬效应，最高硬度达到38.5 GPa。Si3N4随自身层厚进一步的微小增加便转变为非晶态，多层膜的共格生长结构因而受到破坏，其硬度也随之降低。

用脉冲直流等离子体辅助化学气相沉积(PCVD)方法在高速钢基体上沉积出新型Ti-Si-C-N超硬薄膜。用XRD、XPS、HRTEM等分析发现薄膜微观组成为纳米晶/非晶复合结构（nc-Ti(C, N)/a-Si3N4/a-C-C）或（nc-Ti(C, N)/h-Si3N4/a-Si3N4/a-C-C）。高温氧化实验结果发现：随Ti含量降低和Si含量增大，Ti-Si-C-N薄膜的抗氧化温度逐步提高。当Ti含量为8.7at.%、Si含量为17.8at.% 时，薄膜中出现少量晶化的h-Si3N4，弥散分布在非晶基体中，这种结构的Ti-Si-C-N薄膜的抗氧化温度达到900℃。分析认为Ti-Si-C-N薄膜中随Si含量增多，非晶Si3N4厚度不断增大或层数增多，且非晶中弥散分布的h-Si3N4和非晶Si3N4强烈阻止氧在晶界的扩散，从而使薄膜的抗氧化性显著提高。研究还发现Ti-Si-C-N薄膜的氧化过程分为增重和失重两个阶段，进入失重阶段后薄膜会很快发生失效。

本文利用分析电子显微镜（AEM）研究了在沉积SiC过程中加入游离碳对SiC纤维的微结构影响, 以及微结构与性能的关系。结果显示游离碳主要在两方面影响SiC纤维的微结构。一方面它能够有效的避免在SiC/W芯界面上WO3出现,因而排除氧元素在纤维中存留。另一方面，它能够有效的抑制W芯附近SiC晶粒的长大，并在SiC壳层中形成许多同心的富C层。这些微结构上的变化都有利于提高SiC纤维强度。

冷变形是提高奥氏体不锈钢强度的有效手段。本文以一种含氮量达1.0wt.%的高氮奥氏体不锈钢和316L不锈钢为研究对象，通过在室温下对这两种材料施加不同的压缩变形量，研究了两种材料变形后的显微组织、真应力-应变曲线、显微硬度。结果表明，两种材料在冷变形量小于20%时，机械孪晶和滑移共同参与变形。随变形量增加至50%，316L的变形方式过渡到以滑移为主，而高氮钢中机械孪晶和滑移仍共同参与变形。高氮奥氏体不锈钢在变形过程中不发生马氏体相变，表明其具有较高的结构稳定性，而316L中有马氏体形成。高氮不锈钢的固溶态强度、硬度和加工硬化系数均显著高于316L，冷变形可大幅提高两种材料的强度。两种材料的显微硬度均与晶粒取向有明显相关性，晶粒取向对显微硬度的影响大于变形的不均匀性。本文还对高氮不锈钢表现出的优异性能的机制进行了分析和讨论。

本文利用铜模吸铸法成功制备了直径达5mm的新型大块非晶合金Cu43Zr43Al7Pd7。利用XRD、DSC、DTA研究了非晶合金的非晶形成能力(GFA)和热稳定性。结果表明，表征非晶形成能力的参数Trg和γ分别为0.607和0.417，过冷液相区Tx达75k。采用单轴压缩实验并结合SEM研究了该合金的力学性能，材料压缩断裂应变量和断裂强度分别达到4.9%和1877MPa。利用动电位极化研究了该非晶合金在1mol/LH2SO4和3%NaCl溶液中的电化学腐蚀行为，结果表明，非晶合金在这两种腐蚀介质中均存在自钝化现象，并形成较宽的稳定钝化区，钝化区电流密度在10-6-10-5A/cm2间，远低于Cr18-Ni8不锈钢，表现出良好的耐蚀性能。

把MAEAM与MD模拟方法相结合，从原子尺度对BCC金属Mo中的a[100]刃型位错的弛豫结构和能量进行了计算机模拟．结果表明：其弛豫结构具有C2V型群对称性；当离位错线的径向距离R≥1.5b=4.72Å时，单位长度位错线的应变能Es与ln(R/2b)成线性关系，由此确定的位错芯区半径rc=4.72Å；由线性拟合的截距和斜率确定的位错芯区的畸变能Ecore=1.6334eV/Å，K=0.10eV/Å3接近弹性理论的计算值（K=μ/4π(1-υ)=0.088eV/Å3）

通过对复杂几何形腔PIM充模流动过程的数值模拟，给出了充模流动过程中模腔内粘度的变化和分布情况，分析了模腔内粘度的最终分布与PIM缺陷形成的关系。模拟结果表明，由于模腔接近充满时压力急剧升高构成无梯度压力场，导致模腔内粘度的最终分布复杂。在充模流动中心区域会形成较高粘度的小区域，分析了这些高粘度小区域的形成及其形状大小的变化过程。指出在流动中心区域形成的高粘度小区域可能使PIM充模流动过程产生粉末-粘结剂两相分离和成形坯件中粉末分布不均的现象。

利用多相场模型，模拟了CBr4-C2Cl6共晶合金定向凝固稳态生长及非稳态变速生长过程。稳态生长模拟结果与Jackson-Hunt共晶理论描述一致, 验证了模型的可靠性。非稳态变速生长模拟表明：阶跃增速或减速时，片层间距的调整分别通过突变分叉，或逐步湮没与合并以及自身相的长大方式进行，两者片层间距的选择过程表现为强烈的非对称性；相对于阶跃时刻，片层间距调整、界面平均生长速率与平均过冷度的变化均具有滞后性。

为了研究积极摩擦挤压过程中金属的变形流动行为，采用数值模拟和实验研究，深入分析了积极摩擦挤压过程中金属变形流动行为的力学机理。并利用应力偏张量第二不变量J2、罗德系数 等特征量对挤压过程进行了变形分区，结果表明：带积极摩擦挤压时筒底不出现分流的情形，“死区”缺陷完全消失，处于塑性区内材料的应变类型由三种变成为均一的拉伸类，且显著改善了成形过程中金属变形和流动的均匀性。因此，较利于金属的挤出成形及制品质量的提高。

连铸结晶器非正弦振动引入非正弦振动因素而具有最佳振动模式特点，非正弦振动因素的确定是实施高拉速连铸和提高铸坯质量的关键。本文结合生产实际和具有最佳振动模式特点的非正弦振动形式，对振动过程参数和结晶器内摩擦力进行分析，给出1.8 m•min-1及2.0 m•min-1拉速时的非正弦振动因素值，并讨论了拉速提高时非正弦振动因素的变化规律。结果表明：1.8 m•min-1及2.0 m•min-1拉速时的非正弦振动因素适宜值为0.2，与现场应用值一致；振动频率及振幅不变，拉速由2.0 m•min-1升至2.2 m•min-1时，非正弦振动因素值可相应增至0.25以改善振动效果。

利用溶质扩散控制模型对TiAl合金定向凝固初始阶段变速冷却过程中胞/枝晶转变过程进行了数值模拟。模拟结果表明，在胞/枝转变过程中，观察到胞-枝混合生长的柱状枝晶，相邻面无二次枝晶生长。在给定的冷却速率下，枝晶臂间距大于胞晶臂间距，而在过渡区，枝晶间距达到最大。另外，模拟结果也显示，晶核数量对柱状晶间距产生影响，随着植入晶核数量的增加，柱状晶间距非均匀化程度明显减小。出现过渡区的原因与枝晶生长所引起固/液界面前沿成份波动有关。模拟与实验结果吻合较好。

本文针对以往元胞自动机方法中对固相分数计算模型进行了改进，根据相图计算将固液界面区域内固相分数表示为一个一元二次方程，这种方法不需假设界面的位置和形状，使得模型的物理意义更加明确。利用这种方法模拟了U-6%Nb二元合金的凝固组织和显微偏析，模拟结果表明最初形核部位的Nb溶质浓度最高，随着凝固的不断进行，晶核中心部位Nb 溶质浓度不断下降。当凝固要结束的时候，晶粒边界就会形成贫Nb晶界，Nb溶质浓度最低可达3％以下。