用磁控溅射方法在聚合物薄膜基体上制备出不同厚度的纳米Ti膜.扫描隧道显微镜(STM)的观察结果表明,初期膜是由直径小于2 nm的形核粒子和粒子团聚体组成.粒子沉积呈岛状生长形成纳米晶粒结构.随薄膜厚度增加,平均晶粒尺寸增加,形成大尺寸晶粒的连续薄膜.分析和讨论了薄膜生长过程的结构特征及溅射条件对薄膜结构的影响.

通过在透射电镜中原位加热,研究了高纯Fe单晶主裂纹附近微裂纹的愈合过程结果表明:加热到973 K以上,微裂纹(0.25或2 μm)开始愈合;在1023 K停留100 s,微裂纹可完全愈合

对实际软X射线光学多层膜中普遍存在的主要非理想因素(层厚漂移、界面粗糙度和界面扩散)进行了定量描述基于动力学光学理论,计算了上述非理想因素对软X射线光学多层膜的掠入射镜向反射率的影响结果表明:层厚的随机漂移使反射率、尤其是高级反射率降低;累积层厚漂移破坏了多层膜的长程有序性,使反射峰展宽;界面扩散和界面粗糙度使反射率降低,对高级反射率的影响更甚,但二者并不破坏多层膜的长程有序性,所以反射峰的宽度不变;界面扩散和界面粗糙度对反射率影响的机制不同;在界面扩散宽度和界面粗糙度相等的情况下,界面粗糙度使反射率下降显著用模拟退火Monte-Carlo方法对Co/C软X射线光学多层膜进行了结构评价.该方法能避免复杂的求导运算,在软X射线光学多层膜的结构评价中具有较强的实用性.

预形变强烈诱发Fe-Mn-Si合金产生γ→ε马氏体相变.预形变量较小时,形变诱发产生的γ→ε马氏体具有择优取向,同一晶粒内的ε马氏体片大多数取向相同;随预形变量增大,ε马氏体大量增多,ε马氏体片之间呈现交叉;预形变量越大,交叉现象愈严重,形变诱发的ε马氏体片的相互交叉是产生加工硬化的重要原因之一.预形变对Fe-Mn-Si合金γ ε相变过程的相变温度影响显著,随着预形变量的增大,合金的相变点Ms有不同程度升高,且含Si量越多,升高幅度越大;As和Af都明显升高,其升高幅度更为显著.

对GCr15冷冲凹模淬火裂纹尖端进行脉冲放电止裂.放电时裂纹尖端熔化形成焊点和高压应力区,使裂纹尖端钝化,达到止裂目的.由于脉冲放电超快速加热和冷却,在裂纹尖端处实现了冲击淬火,得到了超细化的隐晶马氏体和细粒碳化物,硬度提高到HV900-1200.

在施加电压为500 V,连接温度为513-713 K的条件下,系统地研究了玻璃与Kovar合金电场辅助阳极连接时两者间紧密接触面积扩大过程的动力学.结果表明,玻璃与Kovar合金之间紧密接触面积的扩大过程受玻璃的弹性变形或粘性流动控制(取决于连接温度).低于临界温度(约为663 K)时,紧密接触面积扩大过程的激活能约为67 kJ/mol(弹性变形控制),与玻璃电传导的激活能相近;高于该临界温度时,相应的激活能为195 kJ/mol(粘性流动控制).提出了阳极连接时玻璃与金属紧密接触面积扩大过程的动力学模型.

研究了等原子比NiAl多晶材料在不同的温度及应变速率条件下的拉伸行为.结果表明,在温度为1100℃及应变速率为1.67×10-4-1.67×10-2s-1条件下,挤压态等原子比NiAl多晶材料表现出超塑性行为,拉伸延伸率均超过200%,最大达到210%,且应变速率敏感指数均大于0.3.对其超塑性的变形机制进行了初步探索.

采用传统JMAK模型和一种新的再结晶模型研究了经70%,80%和90%冷变形的IF(无间隙原子)钢再结晶过程.实验结果表明,以In(-In(1-xv))为纵坐标和In t为横坐标进行回归,JMAK图呈直线关系,其JMAK指数n在1.33-2.51之间,低于理想的JMAK指数.采用一个新的再结晶模型对IF钢的再结晶过程进行了分析,用非线性回归方法回归出该模型的参数.该模型可将再结晶过程与其组织参数联系起来,具有明确的物理意义,能较好地用于描述IF钢再结晶过程.

研究了一种新型梯度结构的EB-PVD(电子束物理气相沉积)热障涂层的热循环性能,并分析了涂层的失效机制.结果表明,由于NiCoCrAlY粘结层以及在粘结层上形成的Ni3Al薄层发生了选择性氧化,从而在粘结层和梯度过渡层之间形成了一层Al2O3层.随着热循环时间增长,Al2O3层不断增厚,而且在热循环应力作用下,涂层最终沿Al2O3层内部断裂失效.

探讨了喷丸强化(SP)三因素(残余压应力引入、表面粗糙度增大和表面加工硬化)在改善Ti合金微动疲劳(FF)性能中的作用规律和机制.结果表明,SP引入表层残余压应力和导致粗糙度增大均对提高Ti合金FF抗力起重要作用,前者的作用大于后者,且二者之间存在协同作用效应,即SP表面因粗糙度增大而减缓了表层残余压应力的衰减.SP引入的表面残余压应力主要通过增加裂纹闭合力、抑制FF裂纹早期扩展来提高FF抗力.在表面应力集中严重的接触几何条件下,裂纹扩展控制FF过程,此时SP层残余压应力的作用更加显著.

用慢应变速率拉伸法研究了疲劳预形变以及拉伸预形变对纯铜在NaNO2溶液中应力腐蚀敏感性的影响.结果表明,疲劳预形变(切应力幅γp1=1.2×10-4,疲劳周次N=8.4×104;以及γp1=9.4×10-4,N=2.4×104)能降低Cu单晶的应力腐蚀敏感性随拉伸预形变量升高,纯铜多晶的应力腐蚀敏感性也降低.这表明,预形变能改善纯铜的应力腐蚀性能

利用高分辨电子显微术,对高能冲击接触加载下高锰钢摩擦表面塑变诱导纳米晶形成机制进行了研究.结果表明,冲击接触加载下,高锰钢冲击接触表面由纳米尺度奥氏体与非晶组成;位错反应和重组以及高密度孪晶在奥氏体纳米化过程中起重要作用;微小孪晶与层错之间或层错与位错之间的相互作用,使晶体向非晶转变随着非晶数量增加,纳米晶尺度减小.

用元素分配比计算了CMSX-2合金树枝状晶各典型区域(枝晶干、枝晶臂及枝晶间)γ和γ′的相成分,用Wantanabe公式求得相应区域γ和γ′的点阵常数,由此算得各区域所对应的室温错配度.用Link关于温度与应力综合作用对错配度影响的公式计算了持久变形过程的错配度,解释了该合金在室温无外应力至高温+外应力作用时错配度符号及大小的变化.枝晶各区域错配度的变化与各区成分的变化和各区、各相中Ta/W比以及显微硬度(HV)的变化有显著对应关系.枝晶各区域成分变化引起的错配度及其速率的变化幅度直接影响试样的持久寿命.

探讨了控轧控冷工艺参数对X60管线钢组织和力学性能的影响.分析得出了控轧控冷工艺参数与力学性能关系的回归方程:σs=0.5075ts-0.2387tf-0.3242tc+1.9163vc+324.8287,δ5=-0.0017ts-0.0585tf-0.0976tc+0.3162vc+123.97,给出了一种较佳的工艺制度.微观结构分析表明,针状铁素体为主的混合组织,有较高的屈服强度和良好的韧性.

利用Wagner极化法对CaO-SiO2-Al2O3-FeOx熔渣体系的电子电导进行了测定.研究表明,熔渣的电子电导包含自由电子电导和电子空穴电导两部分,它们分别由渣相中的Fe3+及Fe2+浓度所确定.随着渣相的温度升高,Fe3+转变为Fe2+,自由电子电导逐渐减小,而电子空穴电导逐渐增大.实验还发现,在特定的温度下,不同渣系的电子电导在某一Fe3+浓度含量存在一个最大值.在本实验条件下,电子电导率的大小处于10-4-10-2S@cm-1之间

计算了用Ca还原Tb4O7生成纯金属Tb(7Ca+Tb4O7=4Tb+7CaO)、Tb与Fe反应生成TbFe2(Tb+2Fe=TbFe2)的标准Gibbs自由能变化和Gibbs自由能变化,以及反应达平衡时的Ca分压和体系中Ca的实际蒸气压.通过理论计算及实验证明还原扩散法制取Tb-Fe二元系合金时生成物一定是TbFe2.

为阐明耐候钢表面稳定锈层的抗大气腐蚀机制,研究了人工制备锈蚀层的离子选择性.实验结果表明,在海洋性大气中腐蚀4 a的耐候钢表面的锈层产生了分层现象.其内锈层具有较好的阳离子选择性能,阻碍了Cl-的进入;合金元素在钢腐蚀过程中的重新分配提高了锈层和近界面基体中合金元素的含量,保证了该耐候钢在近海大气中具有较好的抗大气腐蚀性能.

利用超声振荡空蚀实验机对两种主要的水轮机用金属材料进行了清水和含沙水条件下的空蚀行为研究.结果表明,高硬度的0Cr13Ni5Mo不锈钢抗清水和含沙水的空蚀性能均显著高于低硬度的20SiMn低合金钢.在清水空蚀中0Cr13Ni5Mo不锈钢均匀脱落,而20SiMn低合金钢不均匀脱落,表面出现明显的空蚀坑.空蚀和沙子冲蚀磨损的联合作用使得两种材料在含沙水中的空蚀失重显著高于清水空蚀.0Cr13Ni5Mo不锈钢在含沙水中的空蚀孕育期显著缩短.

对热型连铸条件下Zn-Al系列合金引锭时的晶体形核和随后的多晶体的竞争生长过程进行了探讨.组织观察表明:单向热流条件下引锭端部生核的晶粒当其枝晶择优生长方向与热流方向一致时才能生长,其它取向的晶粒逐渐被淘汰.合金的凝固特性对选晶过程有极大的影响.ZA5和ZA8合金由于凝固范围窄,晶体直接由引锭端部的晶粒通过竞争生长获得柱状晶组织ZA12,ZA22和ZA27含Al量高.凝固范围宽,其平行柱状晶组织是从引锭端部的等轴晶区发展而来的.

在973-1123 K和40——160 MPa条件下研究了含5%,10%,16%(体积分数,下同)原位TiC颗粒增强的Fe-26Cr-14Ni基复合材料的高温蠕变性能.原位TiC颗粒明显改善了Fe-26Cr-14Ni基复合材料的高温蠕变性能.含5%和10%TiC复合材料的抗蠕变能力比基础合金增强.随着TiC颗粒体积分数的增高,复合材料的蠕变速率降低而蠕变激活能和临界应力提高.TEM显微组织观察表明,复合材料的蠕变主要是以局部位错攀移机制进行的.因此,所有蠕变速率可以由应力指数为5的指数方程经归一化处理得到.

针对外加纵向磁场GTAW(gas tungsten-arc welding)焊接过程,采用红外热像伪着色法测定了外加纵向磁场GTAW焊接电弧的温度场,并建立了外加纵向磁场GTAW焊接电弧热流密度径向分布模型,对焊接电弧外形的变化,焊接电弧电流、电压与外加纵向磁场强度变化的关系进行了研究.

针对外加纵向磁场GTAW(gas tungsten-arc welding)焊接过程,采用小孔气体微压传感器法和钨极探针法分别测定了外加纵向磁场GTAW焊接电弧在水冷Cu阳极板上的等离子流力和电流密度的分布,并对其规律进行了研究,建立了外加纵向磁场GTAW焊接电弧等离子流力和电流密度的径向分布数学物理模型.

利用激光快速熔凝表面技术,在Ti-45Al-2Mn-2Nb(原子分数,%)+0.8%TiB2(体积分数)合金试样表面上获得细晶组织,并对其进行了超塑扩散焊接研究表明,经过激光处理后,试样表面形成了熔化区、固态相变区.其中表面熔化区的组织以胞状枝晶组织为主.经过等温处理后,在试样表层形成了等轴细晶组织.在该表面上对试样进行超塑扩散焊接,结果表明,在900℃和60 MPa条件下,由于细晶组织具有良好的超塑性能,可以通过晶界滑移进行超塑变形和原子扩散,在较短的时间内,实现合金的超塑连接.