利用数值模拟研究了碲化镉在垂直Bridgman炉中生长时的固-液界面的形状.采用焓-多孔介质法,在固定网格上对碲化镉的固液两相用统一的控制方程进行了整场求解,用一特征参数确定界面的位置和形状.结果表明,当晶体的生长速率较低时,界面的形状与物质在固态和液态两相下的热扩散率有关.如果两种热扩散率的数值相近,界面的形状是平坦的.液态区自然对流是界面形状的影响因素之一,而积聚在固态区的结晶潜热是形成弯曲固-液界面的主要原因.

用LPMOCVD方法在P-Si(111)衬底上异质外延生长SiC,用碳化方法生长出具有单晶结构的3C-SiC薄膜,研究了开始碳化温度、丙烷流量和碳化时间对结晶质量的影响.结果表明,在较低的温度开始碳化不利于丙烷的分解,不能形成很好的过渡层;碳化时丙烷流量过大会造成碳污染,碳化时间过长使过渡层的结晶质量降低.最佳的碳化条件为:开始碳化温度1150℃,碳化时间和碳化时丙烷的流量分别为8 min和2 sccm.

研究了热等静压处理后铸态Ti46Al8Nb合金拉伸过程中的损伤.结果表明:1)消除了疏松后,Ti46Al8Nb合金拉伸强度的数据分散性仍然很大,表明疏松不是导致数据分散的唯一原因.在拉伸过程中不同强度试样的声发射行为有很大差异,说明其具有不同的损伤特征.断口分析和预拉伸着色实验结果证明,拉伸强度的数据分散性是合金晶粒粗大及其片层结构拉伸行为明显的各向异性所致;2)将预拉伸后样品表面去除约300 μm,在随后的第二次拉伸过程中声发射Kaiser效应不再出现,说明在拉伸加载初期(低应力下)该合金的损伤主要集中于近表面.

将含碳量(质量分数)为0.057%和0.18%的低碳钢在不同过冷度、变形温度、变形速率和变形量的条件下进行热模拟实验,研究了含碳量和热变形条件对超细晶粒形成的影响.结果表明,变形前快速冷却(20℃/s)至Ar3以上附近温度并进行超过50%变形量的变形,能强烈促进过冷奥氏体形变诱发铁素体相变,铁素体在奥氏体晶内平行的变形带上形核,并发生动态回复和再结晶,从而使组织细化.形变诱发的相变过程由碳的扩散所控制,当钢的含碳量比较高时,小过冷度、大变形量和中等变形速率有利于铁素体相变,晶界碳化物的析出能够抑制铁素体晶粒的长大,因而高碳含量钢表现出更好的细化晶粒效果.

通过控制固化条件获得具有不同交联程度的酚醛纤维,考察其交联程度对经900℃炭化后所获炭纤维结构和性能的影响.结果表明,具有高度交联化酚醛纤维,交联程度低的分子相对较少,热解过程中低分子逸出量少,形成的孔道也相对较少,参与交联缩合的分子相对较多,有利于六方晶系炭的形成.由此导致适当温度下炭化所获炭纤维炭化收率高、孔容小、机械拉伸强度和电导率相应较高.

以壳聚糖膜为模板将磁性羟基磷灰石前驱体的壳聚糖醋酸溶液与NaOH凝固液隔离,OH-向磁性羟基磷灰石前驱体的壳聚糖醋酸溶液内部的渗透引起pH值变化,导致质子化的壳聚糖在模板上沉积的同时无机物就地生成,原位复合制备出无机纳米颗粒分散均匀的磁性羟基磷灰石/壳聚糖(HA/CS)复合棒材.生成的超顺磁性四氧化三铁和羟基磷灰石颗粒大小均一(大约长30 nm,宽20 nm),在基质中分布均匀、没有出现明显的团聚现象.

用直流辉光等离子体化学气相沉积制备金刚石厚膜,用氢的微波等离子体对其抛光截面进行刻蚀,研究了晶界对金刚石厚膜耐磨性的影响.结果表明:在金刚石膜的生长过程中,随着甲烷流量的增加,金刚石膜的晶界从纵向排列为主过渡到网状结构,晶粒内部缺陷逐渐增加,杂质、空洞主要分布于晶界处.金刚石膜的磨耗比随着晶界密度、宽度、杂质含量及晶粒内部缺陷的增加而下降.晶界是杂质、空洞主要富集区,是影响金刚石厚膜耐磨性的主要因素.

用MOCVD方法在p型单晶Si(100)基片上外延SiC层,再用直流溅射在SiC层上生长ZnO薄膜,制备出ZnO/SiC/Si异质结构,用XRD和AFM分析了ZnO/SiC/Si和ZnO/Si异质结构中表层ZnO的结构和形貌的差别,研究了这种异质结构的特性.结果表明,在Si(100)基片上外延生长出的是高取向、高结晶质量的SiC(100)层.这个SiC层缓冲层使在Si基片上外延生长出了高质量ZnO薄膜,因为ZnO与SiC的晶格失配比ZnO与Si的晶格失配更低.

制备了SnOx(1≤x≤2)薄膜,研究了氧化温度对薄膜形貌、结构及性质的影响.结果表明,SnOx薄膜表面光滑、厚度均匀且致密,由纳米尺寸、分布均匀的晶形颗粒组成,颗粒粒径随着氧化温度的升高而逐渐变大;SnOx薄膜电极初始可逆容量随着氧化温度的升高而降低,首次容量损失则随氧化温度的升高而增大.在温度为600℃氧化2 h,SnOx薄膜的可再充放电性能最好.

研究了电磁搅拌工艺参数对2219铝铜合金脉冲MIG焊焊缝形状和组织的影响.结果表明,随着磁感应强度增加,焊缝枝晶数量减少,等轴晶数量增加,焊缝由指状熔深变为成形良好的椭圆形熔深.当磁感应强度和频率匹配合适时,焊缝成形良好,焊缝组织几乎为细小的等轴晶.但随着磁感应强度继续增加,焊缝成形变差,焊缝等轴晶数量减少,枝晶数量增多.电磁搅拌频率对焊缝成形影响不大,频率较低和较高时都会降低焊缝组织的细化效果.

测量了PCL/PMVS共混物的凝胶含量、力学性能和形状记忆行为,研究了聚己内酯(PCL)与甲基乙烯基硅橡胶(PMVS)共混物的辐射交联行为.研究表明,PCL/PMVS共混物的辐射交联符合Charlesby-Pinner关系式,且PMVS对PCL的辐射交联有促进作用.随着共混物中硅橡胶用量的增加,凝胶化剂量降低,裂解与交联几率的比值p0/q0比值变小,辐射交联效率提高.共混物的拉伸强度和断裂伸长率随着辐射剂量的增加而下降,但下降的幅度比纯PCL-H5要小.在低温辐射交联PCL/PMVS共混物的弹性模量随着硅橡胶含量的增加而下降,在高温随着硅橡胶含量的增加而升高.适度交联的PCL/PMVS共混物具有较高的形状记忆特性,形变恢复率大于95%.

以乙醇为反应介质用NaBH4还原铁金属离子,得到用于制备汞基磁流体的非晶纳米铁合金粒子.用原子吸收光谱、透射电子显微镜、X射线粉末衍射和磁天平等对合金粒子和相应的汞基磁流体的性质进行了表征.铁合金粒子中氧化物的含量(质量分数)为1.2%,粒径12 nm,饱和磁化强度16400 kA/m.这种磁粒子的氧化物含量低,表面金属性强,能够充分分散于汞中,得到饱和磁化强度为210 kA/m、稳定的汞基磁流体(性能保持18个月不变).

采用单辊搅拌冷却技术(Shearing-Cooling-Rolling,简称SCR)和在线固溶处理方法制备了Al-1.5Mg-0.3Sc(wt%)合金线材,研究了不同在线固溶温度条件下时效处理对合金线材的微观组织和拉伸性能的影响.结果表明:SCR技术对合金线材具有剪切细化功能,在铝基体内产生大量位错,时效析出大量Al3Sc强化相粒子,与位错交互作用.随着在线固溶温度下降,合金线材时效析出沉淀相Al3Sc的弥散度增加,合金线材的抗拉强度和延伸率提高;随着过时效时间的延长,合金线材的抗拉强度下降,线材的延伸率提高,时效8 h,延伸率达峰值.

以新型杂萘联苯聚醚腈酮(PPENK)为基料,制备出耐热漆包线用绝缘漆.研究了漆液的浓度、温度及聚合物特性粘度对漆液流动粘度的影响.结果表明,随着溶液浓度和聚合物特性粘度的提高以及漆液温度的降低,漆液的涂-4粘度值增大,当特性粘度为0.45～0.55 dL/g、溶液浓度为18%、漆液温度为35～40℃时,制备的漆包线绝缘漆的厚度可达到0.065 mm,在长度30 m内的针孔数为0个.当聚合物的特性粘度达到0.48 dL/g时,漆包线具有良好的柔韧性和附着性.材料中扭曲非共平面的杂萘联苯结构和反应活性基团-CN的存在,提高了漆包线的电性能和热性能.

采用固相和液相反应法在泡沫碳化硅陶瓷骨架表面原位生长碳化硅晶须,研究了催化剂和反应温度的影响.结果表明,催化剂氯化镍的作用使硅与碳直接反应生长出细长的碳化硅晶须.在适当的反应温度下生长的碳化硅晶须的表面光滑,线径比较大,有少量的呈弯曲状或竹节状;反应温度过高使得硅晶须的缺陷较多.在泡沫碳化硅陶瓷骨架的表面原位生长出碳化硅晶须属于LS生长机理.具有表面晶须的碳化硅陶瓷以深床体积过滤的方式用于过滤柴油机汽车尾气中的碳颗粒,表面晶须既能提高泡沫陶瓷过滤器的过滤能力,又有利于过滤器的再生.

提出了一种制备整块、全板厚超细晶板材的强冷摩擦搅拌工艺,利用搅拌头与基材之间摩擦搅拌过程的剧烈塑性变形条件细化金属晶粒,通过搅拌位置的机械移动制备整块的超细晶板材.同时,采用强制冷却方式抑制动态回复和再结晶晶粒的长大,提高晶粒细化效果.建立了该工艺过程中应变速率、应变量及加热功率的数学模型,优化了紫铜板材细晶制备工艺参数,对所制得的细晶材料进行了硬度试验和显微组织分析.结果表明,增强冷却能减小晶粒尺寸和提高细晶材料的硬度.制备出的超细晶紫铜板材布氏硬度可达HBS100,比退火紫铜的硬度约高一倍.

用溅射Fe和电沉积Fe3O4先驱体硫化制备出FeS2薄膜,研究了不同先驱体对硫化过程和FeS2薄膜性能的影响.结果表明,两种先驱体结晶成的FeS2能够在一定程度上保留先驱体形貌特征.Fe生成FeS2的热力学驱动力比较高,虽然可能生成FeS的过渡相;Fe硫化生成的薄膜平整致密,晶粒生长比较充分,尺寸较大,其禁带宽度接近理论值.Fe3O4硫化生成FeS2的热力学驱动力较低,生成的薄膜表面疏松多孔,晶粒细小;薄膜的晶界等面缺陷比例较大和几何连续性较低使其电阻率较高、禁带宽度和载流子迁移率低于Fe膜硫化FeS2薄膜.

用化学气相淀积方法在Si(100)衬底上外延生长了Ge组分最高约0.40的组分渐变的Si1-x-yGexCy合金薄膜,研究了生长温度等工艺参数的影响.结果表明,生长温度和C2H4分压的提高均导致薄膜中碳组分的增加和合金薄膜晶格常数的减小,这表明外延薄膜中的C主要以替位式存在.C掺入量的变化可有效地调节薄膜的禁带宽度,而提高生长温度有助于改善Si1-x-yGexCy薄膜的的晶体质量.组分渐变的Si1-x-yGexCy合金薄膜包括由因衬底中Si原子扩散至表面与GeH4、C2H4反应而生成的Si1-x-yGexCy外延层和由Si1-x-yGexCy外延层中Ge原子向衬底方向扩散而形成的Si1-xGex层.

研究了微量Ti对Mg-2%Nd(N2)二元合金组织和性能的影响.结果表明,在不影响N2铸造性能的情况下,微量Ti的加入大大细化了N2铸态合金的组织,提高了铸态合金N2在室温和高温的强度和塑性.微量Ti的加入也使N2合金在中温条件下的抗蠕变性能略有提高.使用二维点阵错配度模型研究了Ti对Mg-Nd二元合金的细化机理,结果表明α-Ti可以成为α-Mg凝固过程中的形核核心.

采用原位聚合结合共混工艺制备了PF/MCM-41纳米复合材料,研究了耐热性.结果表明,当MCM-41粉的含量为20%时,PF/MCM-41纳米复合材料中MCM-41粉的分散性及有机-无机两相间的界面结合良好;与纯PF比较,复合材料的质量损失达到50%(质量分数)时的温度提高约70℃,分解结束时的温度提高约100℃.介孔MCM-41中的纳米级孔道能有效地限制其内树脂分子链的自由运动,是PF/MCM-41复合材料耐热性提高的机理.同时,其纳米级厚度的孔壁具有极好的耐热性和绝热性,在快速升温的条件下能延缓孔内树脂分子的热分解及分解产生的小分子产物的释放.

研究了约束态加热过程中产生的回复力对TiNi形状记忆合金剩余马氏体的影响.结果表明,产生的回复力使剩余马氏体发生了塑性变形,使逆相变温度升高,剩余马氏体分数和其逆相变温度之间存在特定的函数关系.但是,外部约束条件的变化对马氏体的自拉伸过程所造成的剩余马氏体分数与其逆相变温度之间的关系影响很小.

在磁头表面制备了1H,1H,2H,2H-四氢全氟辛烷基三氯硅烷(FOTS)自组装膜,采用X射线光电子能谱仪(XPS)、时间飞行二次离子质谱仪(TOF-SIMS)、接触角测量仪和原子力显微镜(AFM)对FOTS自组装膜进行表征,研究了自组装膜的生长机理.结果表明,FOTS自组装膜的生长经过了亚单层膜的低等覆盖、亚单层膜的中等覆盖、团聚和聚结四个阶段.其中第一层和第二层自组装膜的亚单层膜形态和生长方式不同,第一层的亚单层膜呈岛状,岛的生长是自身向外扩展;第二层的亚单层膜呈簇状,簇通过数量增加来实现生长.超薄完整的单层FOTS自组装膜(膜厚为0.8 nm、Ra为0.125 nm)能使磁头表面的接触角值增加,疏水性能提高.

利用中子粉末衍射技术确定了77 K温度下化合物中Si原子占位和原子磁矩,研究了DyFe10Si2化合物低温下的结构与磁性.结果表明,在77 K化合物的易磁化方向与ab平面之间有较小的夹角.采用全势能线性缀加平面波((L)APW)+局域轨道(lo)方法计算了DyFe10Si2及其氮化物的磁性和间隙原子效应,分析了化合物中间隙N原子在Si原子不同占位时的作用.结果表明,N原子的杂化作用能提高化合物的饱和磁矩(不显著),使其居里温度有显著的提高(15%～20%).

以一种含间甲基取代新型杂萘联苯结构的芳香二胺:2-(4-氨基苯基)-4-[2-甲基-4-(4-氨基苯氧基)]-2,3-二氮杂萘-1-酮(MM-DA)为单体,制备出一类新型的杂萘联苯型聚芳酰胺,以FT-IR、1H-NMR证明了它的聚合物结构,其特性粘度为1.72～2.08 dL·g-1,玻璃化转变温度为315～337℃,在氮气气氛中5%热失重温度高于440℃.聚芳酰胺在DMAc、NMP等极性非质子溶剂中有良好的溶解性.聚芳酰胺膜的拉伸强度为81～99 MPa,断裂伸长率为11.4%～20.8%,拉伸模量为1.91～2.34 GPa.扭曲非共平面结构的存在使该系列聚芳酰胺耐高温、具有良好的溶解性能和力学性能.