金属/气体共晶定向凝固(Gasar)是一种制备规则多孔金属的新工艺. 本文利用自 行开发的Gasar装置, 成功制备了具有规则气孔分布的藕状多孔金属Mg, 并研究了气 体压力对气泡形核、气孔率、气孔大小和分布的影响.

提出了衡量钢铁生产过程中铁矿石等天然资源节约程度的重要指标------铁资源效率, 给出了生产流程的基准铁流图, 分析了偏离基准铁流图的各股铁流对铁资源效率的影响, 讨论了流程铁资源效率与工序铁资源效率之间的关系．以某钢厂年平均生产数据为例, 分析了生产流程的铁流对铁资源效率的影响.

根据收集的实验数据, 建立了预测钢的奥氏体形成温度(Ac1和 Ac3) 的反向传播人工神经网络模型. 用散点图和均方误差、相对均方误差和拟合分值三个统计学指标评价模型的预测性能. 人工神经网络预测Ac3和Ac1的三个统计学指标分别为23.8 ℃, 14.6 ℃; 2.89%, 2.06% 和1.8921, 1.7011. 散点图和统计学指标均显示: 人工神经网络的预测性能优于Andrews公式. 此外, 用人工神经网络分析了C和Mn的含量对Ac1和 Ac3温度的定量影响, 计算结果显示, C和Mn含量与Ac3和Ac1点间存在非线性关系, 这主要是由于钢中合金元素间存在的相互作用造成的.

纳米压入仪对Si片上多晶Al膜进行的压入蠕变实验表明,加载方式对Al膜的蠕变性能有明显影响. 随加载速率和载荷的增大, Al膜的总蠕变量和应力指数均有较大升高. 且蠕变初期 可能存在异常高蠕变率. 分析认为这与是加载过程中未及发生的塑性变形的持续释放有关. 对于确定的薄膜材料及组织结构,加载过程中积攒的塑性变形量及其释放速率将影响不同加载条件下的总蠕变量和应力指数.

研究了弛豫--析出控制相变(RPC)技术参数(弛豫时间)对超细化低碳贝氏体钢回火后组织与性能的影响, 同时与控轧后空冷(AC)以及传统的再加热淬火工艺(RQ)得到的回火组织及性能进行了比较. 不同RPC技术参数得到的钢板经300---700℃回火1 h后, 随温度升高均呈现软化--硬化--再软化的变化规律, 只是变化速度及硬度值有所不同.经过AC工艺得到的钢板在回火后硬度和强度变化不明显, 而经过RQ处理后的钢板随回火温度升高强度和硬度单调下降.回火前RPC和RQ两种工艺得到的钢板组织均为板条状贝氏体和少量粒贝的复合组织. 回火后RPC工艺钢组织变化不明显, 只是弛豫不同时间的试样组织粗化速度不同, 而RQ工艺钢随回火温度的升高板条很快消失最终演变成多边形铁素体. 实验结果表明, 利用RPC工艺得到的高强韧性钢板具有良好的热稳定性.这种稳定性是由于不同工艺引起组织内位错与析出状态不同造成的.

Sn--9Zn合金室温的拉伸曲线上存在一个较宽的无加工硬化区域, 合金的最大拉伸应力对应变速率敏感, 随着应变速率的增加, 最大拉伸应力增大,对应变速率与抗拉强度关系的拟合获得了这种合金的应变速率敏感指数为0.097. SEM观察表明, 裂纹在棒状Zn与基体的界面处萌生. 合金的拉伸断口特征随应变速率的增加从典型的韧窝状延性断裂向半解理脆性断裂过渡.

基于单轴常温与高温循环棘轮实验, 研究了T225NG钛合金棘轮饱和、演化和破坏的一些特性,发展了一套描述高温棘轮循环的单轴饱和棘轮本构关系的方法,新方法克服了传统棘轮变形二元应力控制论带来的难题, 描述方程结构简洁, 建模简便、精度高,适合工程应用.研究表明: 在常温应力循环下, 当均值应力为半峰值应力时, T225NG钛合金会伴随棘轮饱和产生疲劳破坏, 而当均值应力低于半峰值应力时, 棘轮应变因局部损伤使材料较快达到疲劳破坏而不能达到饱和态. 此外, 常温应力循环下, 单轴试样的低周疲劳寿命与幅值应力之间的关系符合幂律.

研究了循环形变处理对等通道转角挤压方法(ECAP)制备的超细晶铜(UFG--Cu)室温拉伸行为的影响．与制备态相比，循环形变处理后UFG--Cu的塑性变形行为发生了明显的变化，在应力--应变曲线上出现流变应力的平台区，在此区域没有应变硬化和颈缩发生，均匀延伸率由制备态的约2%提高到约6%．探讨了该阶段变形的机制以及导致这种变化的可能因素.

对适用于钛合金精密铸造用陶瓷模壳的制备工艺进行了系统的实验分析, 表征了以过渡金属氧化物溶胶为粘结剂、稳定氧化锆为耐火材料的料浆的性能并讨论了相关参数的影响, 对比研究了级配粉与均匀细粉制作的模壳的表面质量. 结果表明, 粗/细粉含量等级配参量和粉液比通过影响密度、粘度、滞流率以及涂层厚度等工艺参数而影响模壳的表面质量. 在上述分析基础上确定了适用于本实验条件下钛合金精密铸造用陶瓷模壳的制备工艺参数.

在硅油中加恒电场, 研究了BaTiO3铁电陶瓷上维氏压痕裂纹的瞬时扩展和滞后扩展的规律. 结果表明, 当电场E<2 kV/mm时, 压痕裂纹能发生瞬时扩展, 瞬时扩展量随外电场升高而升高. 当E<1.5 kV/mm后, 裂纹不能瞬时扩展,但在恒电场下保持一定时间后, 就开始滞后扩展, 大约60 h后将止裂. 电场愈小,发生滞后扩展的孕育期ti愈长；当E<0.8 kV/mm后,压痕裂纹不发生滞后扩展.随电场升高, 裂纹扩展量及平均扩展速率均升高.

在镍基高温合金基体DSM11上制备双层结构的热障涂层. 粘结底层采用电弧离子镀技术制备的NiCoCrAlY涂层, 陶瓷顶层采用爆炸喷涂技术制备的Y2O3部分稳定的ZrO2(YSZ) 陶瓷涂层, 粉末采用普通实心YSZ粉、空心球形YSZ粉. 对制备的热障涂层进行热导率测定和热冲击性能实验. 结果表明：爆炸喷涂制备的空心YSZ陶瓷层涂层具有低的热导率和良好的抗热冲击性能.

利用变电子浓度经验判据, 从Cu--Zr亚组元体系中的最深共晶点Cu61.8Zr38.2和次深共晶点Cu56Zr44出发, 连接第三组元Al, 建立 (Cu61.8Zr38.2)1-xAlx和(Cu56Zr44)1-xAlx变电子浓度线. 电子浓度在1.24---1.30的(Cu61.8Zr38.2)1-xAlx合金可通过铜模吸铸法形成直径为3 mm的块体非晶；对于(Cu56Zr44)1-xAlx系列合金, 块体非晶形成的电子浓度区间为1.28---1.36. 热分析结果表明, 每条变电子浓度线上块体非晶合金的热稳定性和玻璃形成能力随电子浓度增大而增加. 其中,(Cu61.8Zr38.2)1-xAlx变电子浓度线上的非晶合金Cu58.1Zr35.9Al6}(e/a=1.3)具有最高的热稳定性和最大的玻璃形成能力, 其特征参数Tg = 760 K, Tg/Tl = 0.648,皆高于已报道的最优成分Cu55Zr40Al5(Tg = 722 K,Tg/Tl = 0.614).

通过极化曲线与电化学阻抗谱(EIS)等技术对LY12铝合金表面形成的BTSE硅烷膜在NaCl溶液中的性能进行了研究. 结果表明, 硅烷膜的存在,一方面很大程度上增大了铝合金的耐蚀性, 另一方面并不影响合金电极在腐蚀介质中的电极动力学. 这意味着BTSE膜对侵蚀粒子仅起到阻挡层的作用. 提出了硅烷化试样在测试溶液中的合理等效电路, 并对EIS数据进行了拟合. 采用正交设计方法对硅烷化工艺参数进行了优化, 其中采用电极体系的极化电阻(由EIS拟合得出)来量化硅烷膜的耐蚀性. 文中还对各因素对膜性能的影响规律进行了初步探讨.

针对耐候钢裸露使用时出现的锈层稳定化时间过长及早期锈液流挂和飞散的问题,提出了Zn--Ca系磷化+丙烯酸树脂--SiO2复合膜新型耐候钢表面锈层稳定化处理技术. 采用干湿周浸实验研究了该复合膜耐候钢试样的腐蚀行为和耐大气腐蚀性能. 得出了能有效避免锈液流挂、促进耐候钢表面锈层稳定化的最佳复合膜处理工艺, 即Zn--Ca磷化+B--13Si(120℃)复合膜处理. 并从理论上探讨了该复合膜提高耐候钢抗大气腐蚀性能、促进表面锈层稳定化的作用机理和模型.

采用XRD的Rietveld全谱拟合技术以及利用储氢合金吸氢量与其体积膨胀成线形关系的原理, 研究了Ti--V基贮氢电极合金的电化学吸放氢机理. 结果表明,铸态合金Ti0.8Zr0.2V1.867Mn0.373Cr0.56Ni0.7由C14型Laves相和V基固溶体相构成. 在充电过程中,充电时间由3.33增至120 min时, Laves相的晶胞体积膨胀率Delta V/V分别由0.301%增加到2.719%,而V基固溶体相的Delta V/V由0.011%增至1.685%. 在放电过程中,放电时间从0 min增加到165 min时,Laves相的Delta V/V从14.542%降到8.119%；而V基固溶体相的Delta V/V从8.117%减小到6.248%.说明电化学吸氢时,氢首先被Laves相吸收,然后再扩散进入V基固溶体；电化学放氢时,V基固溶体中的氢首先扩散进入Laves相然后再释放. 因此,该合金中,Laves相既是吸氢相又是催化相,提高合金中V基固溶体相的利用率,从而使Ti--V基贮氢合金具有较好的综合电化学性能.

根据传输线类型的CR电路和结构固定的QR电路之间关系所建立的分析阻抗谱的方法, 探讨了有机涂层厚度的不同影响及其应用. CR电路拟合稳定性较高, 对于完整涂层,其参数C0随涂层吸水量增加的变化比恒相位角元件参数Y0更有规律, 导出参数A1和B1可评价涂层厚度对阻挡性的影响. 对于阻挡性不完整的薄涂层, 在一定厚度范围内,离散电容Ci随特征频率f* 变化的对数曲线斜率与涂层厚度无关, 但与离散电容和电阻的相对增量比有确定的关系,可用于评价金属/涂层界面粘结力的变化, 并解释了其原因.

结合晶粒生长的统计分析理论和概率性转变规则, 建立了基于曲率驱动机制的晶粒正常生长的二维元胞自动机模型. 该模型的一个显著特点是晶粒生长速率和晶界曲率(1/Rc--1/R)之间满足线性关系, 而传统的元胞自动机模型则难以满足这种线性关系. 模拟结果比较全面地反映了等温条件下晶粒正常生长的各种现象：平均晶粒面积与时间的关系, 晶粒尺寸、晶粒边数的分布规律及其时间不变性, 晶粒边数与尺寸的关系, 以及晶粒生长速率与晶粒尺寸和曲率的关系等. 模拟结果与晶粒生长的动力学理论预测相符合.

采用元胞自动机方法(cellular automation)对单个枝晶凝固过程中的显微偏析和枝晶形貌进行了模拟. 在模拟的过程中, 对固相和液相中的溶质传输分别进行了计算,同时考虑到凝固过程中固相分数的变化对溶质传输的影响.与文献中通常采用的浓度势方法的计算结果进行对比, 模拟结果显示本文使用的计算方法模拟显微偏析过程中波动小、结果更为稳定.

建立了强流脉冲离子束(HIPIB)辐照金属相变传热的理论模型. 基于焓法发展的二维轴对称传热模型, 考虑脉冲离子束源项的时间和空间分布, 以及材料变热物性的影响,计算了能量密度为0.1---150 J/cm2, 脉冲宽度为120 ns的HIPIB辐照金属Ti的温度场. HIPIB辐照金属Ti发生熔化和烧蚀的临界能量密度分别为0.2和0.7 J/cm2$. 在脉冲辐照时间内, 烧蚀深度单调增加,而液相层厚度呈先增加后减小、再增加的趋势. 随着能量密度增加,最大烧蚀深度增加, 150 J/cm2时可达29.25 um. 最大液相层厚度则先增加后减小, 80 J/cm2时最大液相层厚度为0.5 um. 能量密度为70 J/cm2的HIPIB辐照金属Ti实验测定的烧蚀质量7.2 mg与计算值大致相符.

以流体动力学、电磁理论及VOF方法为基础建立了熔滴过渡的动态模拟模型, 模型中考虑电磁收缩力、表面张力、等离子流力的影响. 利用建立的模型模拟了熔滴的形成、长大及脱离过程, 计算了电流对过渡熔滴尺寸及频率的影响, 计算结果与实验结果吻合较好. 计算了不同阶段的熔滴中的流场, 并利用计算的流场分析了熔滴的脱离机制.