本文从应力为应变和应变速率函数的状态方程出发，导出了超塑性拉伸变形的微分本构方程，从而解释了方程中应变硬化指数的力学涵义。导出了应变硬化指数的约束方程，定义了典型变形路径的应变硬化指数，导出了它们之间的相互关系。导出了典型变形路径应变硬化指数的测量公式和数值模拟的精确测量方法，以此为依据对应变硬化指数进行了实验测量，对测量方法和测量结果进行了精细分析。研究结果判明：应变硬化指数，不仅不是常数，而且随应变的变化规律与变形路径有密切的联系；不仅与变形路径有密切关系，而且与所用的测量公式有密切关系。因此，在引用应变硬化指数时，应该标明所对应的变形路径；在测量应变硬化指数时，应采用所对应变形路径的测量公式。

中子衍射利用中子不带电、穿透力极强、能直接鉴别核素、比X射线与电子束对轻元素灵敏、具有磁矩等特点，业已成为一种独特的从原子和分子尺度上表征各种物质的结构和微观运动的高新技术。本文着重介绍了原位中子衍射技术作为材料四维表征技术在金属材料的残余应力、变形机制、固态相变、纳米偏聚团等方面的研究进展。

通过充氢和未充氢缺口试样和三点弯曲试样在SEM下的原位加载，研究了氢对Zr65Al7.5Ni10Cu17.5块状非晶形变和开裂过程的影响，结果表明：无论是否有氢，大块非晶的剪切带发展到临界条件，剪切裂纹就沿剪切带形核、扩展，它一旦张开就导致快速的断裂。断口上的无特征区是剪切带，而不是剪切裂纹断口；剪切断口形貌和拉伸断口形貌没有本质区别。对Zr65Al7.5Ni10Cu17.5非晶，只有当长时间充氢才能形成氢鼓泡，如鼓泡很小或尚未形成，则氢对剪切带以及裂纹的形核、扩展没有明显影响。如存在较大的氢鼓泡，则当剪切带尚未充分发展时微裂纹就形核，导致低应力脆断。

用高分辨率会聚束电子衍射方法（CBED）测量了单晶Ni基高温合金CMSX-6在980℃蠕变后g和g￠两相中的弹性应变分布。测量表明在水平的和垂直的g通道中存在着弹性应变的差别，这种差别被认为是筏化的驱动力。在g￠相中还观察到弹性应变的不均匀分布。

利用电沉积方法制备Ni-P非晶薄膜。借助原位X射线分析技术，分析连续加热过程中薄膜晶化与相变行为等。通过X射线定量分析，确定出不同温度下各相的析出量，由此计算各相的晶化与相变激活能以及晶化结晶度等。结果表明，Ni-P非晶薄膜的晶化与相变行为等，均与薄膜中P含量有关。在晶化过程中，发现了四种亚稳相即NiP、Ni2P、Ni12P5及Ni5P2。计算得到：NiP、Ni2P及Ni3P的相变激活能分别为 、 及 ；单个析出相的相变激活能低于Ni-P合金晶化激活能和Ni原子的自扩散激活能。

采用熔融玻璃净化结合循环过热的方法, 对过冷合金的晶粒细化机制进行了系统的研究. 在所获得的过冷度范围内,发现了两次晶粒细化现象. 基于理论计算和对实验结果的分析, 系统考察了合金的晶粒细化机制. 结果表明, 第一次晶粒细化, 是由于重熔引起的枝晶骨架的破断; 而第二次晶粒细化, 则是快速凝固收缩产生的应力导致枝晶碎断, 并在应变激活能和晶格畸变能的共同作用下引发再结晶的结果.

利用Confocal激光扫描显微镜原位观察了AISI304不锈钢熔化过程中夹杂物在固-液（S-L）糊状区内的漂移与聚集行为。结果显示，夹杂在剩余固相形成的液相通道中漂移，剩余奥氏体体积分数70%时平均漂移速率为80 μm/s；近完全熔化时，远离S-L界面的夹杂漂移速率高达1500 μm/s，而S-L界面附近的夹杂速率在50 ~ 200 μm/s之间。发现近完全熔化时钢熔体表层存在一层金属膜（δ铁素体相），具有类似于固体金属的晶界与亚晶界，表层钢膜吸附夹杂；随着熔化进行，糊状区内可见夹杂由球状向蠕虫状发展；夹杂之间表现出强吸引力，在表层钢膜处发生聚集以及自球化等行为。

采用电子背散射衍射（EBSD）技术研究了冷轧变形Pb-0.1%Ca-1.5%Sn-0.026%Al合金在回复和再结晶过程中的晶界特征分布（GBCD）。结果表明：在回复过程中，合金内形成了比例超过60%的平直的∑ 3晶界，这类晶界不处在由一般大角度晶界构成的晶界网络上，不能使合金的GBCD得到优化；相反，在再结晶过程中，除了生成比例超过65%的 ∑3晶界外，还出现了较多的 ∑9和 ∑27等低∑重位点阵晶界（CSL）,并且这些晶界和相当多的弯曲的 ∑3晶界均处在由一般大角度晶界构成的晶界网络上，可以使合金的GBCD得到优化。进一步的分析指出：回复过程中所形成的平直的 ∑3晶界是共格孪晶界，它们能量很低，很稳定，一般很难迁移；在再结晶过程中，除了生成不可迁移的共格的 ∑3孪晶界外，还可形成大量可迁移的弯曲的非共格 ∑3晶界，这类晶界的迁移和彼此会合可形成 ∑9和 ∑27等 ∑3n（n为正的整数）晶界，这是合金GBCD得到优化的根源。

本文设计并采用激光熔炼技术制备出镍基固溶体γ增韧的Mo2Ni3Si三元金属硅化物合金，其显微组织由Mo2Ni3Si初生枝晶及枝晶间的Mo2Ni3Si/γ共晶组成。室温干滑动磨损试验结果表明，由于Mo2Ni3Si的hp12 Laves相晶体结构及强韧性基体γ相的牢固支持，Mo2Ni3Si/γ合金具有十分优异的耐磨性能，其磨损机理是硬度较低的γ/Mo2Ni3Si共晶组织被优先磨损；凸出于磨损表面的部分Mo2Ni3Si初生相失去了γ的有力支持而发生开裂及剥落现象；另一方面，Mo2Ni3Si初生相保护基体免于严重磨损，其磨损速率最终控制合金的总磨损速率。

将反相微乳液工艺用于制备纳米储锂合金，成功地制备出了具有无定形结构的铜锡合金纳米颗粒，避免了电极的粉化问题，改善了合金负极的循环性能。但纳米合金表面SEI膜的成膜反应造成了较大的不可逆容量。纳米颗粒之间的接触电阻导致电极导电性较差。实验证明，纳米铜锡合金的颗粒尺寸与电极中导电剂含量的匹配问题对电极的电化学性能有较大的影响，当导电剂含量为40%时，粒径范围在50-60nm的铜锡合金具有最佳的电化学性能。

利用光学金相、X射线衍射、扫描电镜和透射电镜研究了ZC62镁合金铸态和固溶时效后的显微组织。ZC62镁合金铸态组织主要由初晶Mg基体和(Mg+CuMgZn)共晶构成；440℃固溶处理后，晶界大部分非平衡共晶组织溶解；200℃不同时间时效处理后，基体Mg晶内析出少量针状Mg(Zn,Cu)2和颗粒状CuMgZn相，随时效时间的延长，Mg(Zn,Cu)2相逐渐消失，而转变为CuMgZn相。讨论了合金析出相的形成原因及其对合金时效强化的影响。

本文研究了多向锻造工艺对镁合金组织和性能的影响。实验表明：通过多向锻造大塑性变形工艺成功制备出晶粒度在1～2µm镁合金锻坯，材料组织均匀，机械性能得到很大提高。形变诱导晶粒细化是主要的晶粒细化机制，同时也是一种非形核长大过程。与单轴成形工艺相比，多向锻造大变形下材料内部易产生交错变形带，有利于组织细化。材料晶粒细化过程存在一临界应变量 εc（ 2<εc<2.4），当实际变形量εx超过临界变形量εc时，材料基本为动态再结晶细晶组织，进一步细化变得困难。铸态试样室温拉伸断口为准解理断裂加少量剪切断裂，锻后材料断口出现大量细小韧窝，随应变量的增加，细小韧窝数目增多，分布趋向均匀，材料延性相对较大。

摘 要 根据钢液凝固时元素的固液界面的偏析，并结合溶质元素在固、液相中的有限扩散，建立了钢液凝固过程中微观偏析和钛氧夹杂生成的耦合模型。模型计算表明：由于钛氧夹杂的生成，凝固过程中溶质元素的微观偏析程度得到较大抑制；控制适当的氧含量，有利于夹杂物均匀分布；随着冷却速度的增加，夹杂物数量增加，尺寸变小。当控制在目前薄板坯条件下，夹杂长大半径仅达0.58μm，夹杂物数量，尺寸可弥散分布于钢中，有利于性能的改善。

为控制薄带双辊连铸结晶器内金属液面的波动，本文提出水口电磁制动设想。通过在水口区域施加稳恒磁场与直流电流，减缓水口金属液对双辊熔池的冲击。文中对熔池液面的波动情况进行了物理模拟。实验观测了有无电磁制动及不同水口浸入深度等条件下，熔池液面的波动情况，并测量了水口金属液冲击力的相对变化。结果显示，随输入电流增大，水口出流动量减小，双辊结晶器内液面波动幅度和频率降低，熔池液面趋于平稳。这表明水口电磁制动可望有效抑制熔池液面波动，为解决薄带双辊连铸结晶器内金属液的布流和流动控制问题，提供一种可选择的方法。

本文旨在进行SPS过程中粉末颗粒内部温度场的模拟及颈部演变的研究。建立了用于模拟导电材料在SPS过程中粉末颗粒的热传导行为的计算模型。以球形铜粉为研究对象，对颗粒内部温度分布和颈部尺寸变化进行了模拟计算和分析，模拟结果表明SPS过程中颗粒内部的温度分布极不均匀，颈部尺寸的长大速度在烧结过程中并不一致。不同烧结阶段颈部尺寸变化的模拟结果和实验测定结果基本吻合，证明了本文模型的合理性。本文研究结果揭示了SPS过程中烧结颈部形成和长大的本质机制。

利用SEM、XRD研究了Murakami溶液和H2等离子体处理对硬质合金表面形貌、物相结构的影响，并对硬质合金工具进行了复合金刚石薄膜涂层，采用压痕法和实际钻削实验检测了金刚石薄膜/基体间的结合力。结果表明，Murakami溶液处理硬质合金可产生均匀的表面沟槽，其金刚石薄膜的临界载荷约为1.5kN，而用该方法制备的涂层钻头加工性能很差。H2等离子体处理促进了硬质合金基体表面的WC晶粒更加粗大、致密，其金刚石薄膜的临界载荷超过1.5kN，用该方法制备的涂层钻头的加工性能优良。

通过TEM观察了不同Zr含量Ti-1100合金中硅化物的析出形貌及分布规律。由试验结果、Ti-Zr-Si三元相图和相关文献推测了基于Ti-1100合金成分的赝Ti-Zr-Si三元相图硅含量为0.45wt%(0.76at%)的变温截面。通过TEM观察结果和相图分析显示，随着Zr含量的增加，Ti-1100合金中硅化物溶解温度升高，同时合金中硅元素的溶解度降低。这些变化导致合金析出硅化物的整体尺寸增大，体积分数增加，硅化物的析出位置也由以β相为主变成以α相为主。

采用工业原料通过水冷铜模铸造法制备了直径为5mm的Fe69C7.0Si3.5B4.8P9.6Cr2.1Mo2.0Al2.0 (at.%) 块状非晶合金.利用DSC, DTA 和 XRD对该非晶合金的热稳定性及晶化行为进行了研究. 其玻璃转变温度Tg﹑过冷液相区△Tx (Tx-Tg)﹑约化玻璃转变温度Trg (Tg/Tl)﹑玻璃形成能力参数g (Tx/(Tg+Tl))分别为784K, 27K, 0.601和0.388. Fe69C7.0Si3.5B4.8P9.6Cr2.1Mo2.0Al2.0块状非晶的晶化过程分为两个阶段, 首先是a-Fe相的析出, 然后是Fe3C, Fe2P, FeB, Fe2B相的同时析出. 力学性能测试显示该合金具有异常高的断裂强度3870MPa﹑杨氏模量177GPa﹑弹性形变0.021﹑塑性形变0.0029.

为了研究晶粒尺寸对材料强度的影响, 本文采用经典塑性理论与基于机制的应变梯度塑性理论对不同晶粒尺寸铝多晶的应力应变相应进行了模拟分析。结果表明：基于机制的应变梯度本构方程所得的应力应变曲线中，随着晶粒尺寸的减小，塑性应变功明显增加。晶粒直径是20um的应力应变曲线稍稍高于经典塑性理论得到的曲线，这进一步说明随着晶粒尺寸的增大，应变梯度对应力的贡献逐渐减小。同时计算所得的屈服强度与晶粒尺度关系拟合的直线与铝晶体的Hall-Petch直线非常吻合。