全废钢连续加料电弧炉内长电弧作为炉内主要的能量来源，对废钢熔化及钢液升温至关重要。采用磁矢量势的磁流体动力学方法建立了电弧炉内电弧的数值模型，并基于该数值模型对电弧炉内电磁场、温度场和流场进行耦合求解，研究了电流大小、弧长对电弧炉内电弧的温度、速度、压力及气体剪切力特性的影响。结果表明，全废钢连续加料电弧炉内电弧等离子体呈“长钟型”分布，电弧柱较细长；随着电流增大，电弧有效作用范围增大，阳极表面电弧压力和气体剪切力增大；随着弧长增加，电弧有效作用范围减小，阳极表面的电弧压力和气体剪切力减小。短弧操作对熔池冲击剧烈，长弧操作熔池较为平稳，合理控制电流和弧长能有效提高电弧热效率

以机械合金化+放电等离子烧结（MA-SPS）制备的超细晶Ti-8Mo-3Fe合金为研究对象，研究了合金在模拟体液（SBF）中的摩擦磨损性能，并与放电等离子烧结制备的微米尺寸晶粒的Ti-8Mo-3Fe合金、铸造纯Ti及Ti-6Al-4V （TC4）合金进行了对比.结果表明：采用MA-SPS工艺可制备出高致密度、组织均匀的超细晶Ti-8Mo-3Fe合金，合金由β相及少量α相组成，平均晶粒尺寸为1.5 μm，显微硬度为448 HV；在相同摩擦磨损条件下，超细晶Ti-8Mo-3Fe合金的摩损程度明显低于微米晶粒Ti-8Mo-3Fe和铸态的纯Ti及TC4合金，具有最低的磨损体积和较稳定的摩擦系数.超细晶Ti-8Mo-3Fe合金的磨损机制为磨粒磨损，而微米晶粒Ti-8Mo-3Fe和铸态纯Ti及TC4合金的磨损机制为磨粒磨损和黏着磨损并存的混合磨损

为了改善涂层的组织和性能，对超音速等离子喷涂技术制备的高铝青铜涂层进行高频感应重熔处理，研究重熔后涂层的微观组织结构特征和界面结合状态.感应重熔前涂层具有层流状组织特点，含有少量氧化渣、孔隙及未完全熔融颗粒，涂层与基体间以机械结合为主.感应重熔能消除未熔颗粒和夹杂，使组织致密、均匀，组织的层流特征弱化，孔隙率有所下降.基体元素和涂层元素相互扩散，在界面形成一条明显的白亮带，呈冶金结合状态，结合牢固，涂层的结合性能有所改善.重熔后扩散带和涂层表面的硬度较高，界面结合强度也由重熔前的25.110提升至83.358 MPa

采用放电等离子烧结(SPS)技术制备了超细WC-10Co硬质合金.研究了烧结温度及烧结气氛对WC-Co硬质合金组织及性能的影响.研究发现:烧结体密度随烧结温度的升高而增大,但由于钴的蒸发,合金的成分偏离了原粉末的成分,且随着烧结温度的升高及炉内气压的降低,钴的蒸发速率加大.因此,通过提高炉内气压,可以使合金的成分基本接近原粉末成分,降低了合金的成分偏离.结果表明:炉内气压升高到200 Pa,烧结压力为30 MPa时,在1250℃烧结WC-10.07Co粉末5 min,烧结体中钴的质量分数可以控制在10.02%,密度和硬度分别达到了14.62 g·cm-3和HRA 92.4

以Fe-Cr-C合金粉末为原料,采用反应等离子熔覆技术,在45#钢表面制得以原位生成初生相(Cr,Fe)7C3为增强相的新型陶瓷复合材料涂层.利用SEM,XRD,EDS和显微硬度计等分析了涂层的显微组织和硬度,分别在室温干滑动磨损及高温滑动磨损条件下测试了涂层的耐磨性,并讨论了其磨损机理.结果表明,涂层组织包括(Cr,Fe)7C3增强相和γ-Fe固溶体与少量(Cr,Fe)7C3构成的共晶,该涂层在室温干滑动磨损和高温滑动磨损条件下均具有优异的耐磨性

利用电化学阻抗谱等电化学方法及扫描电镜(SEM)技术,研究了反应等离子喷涂TiN涂层在模拟海水中的电化学腐蚀行为.研究结果表明:TiN涂层的自腐蚀电位高于基体,涂层对基体能起到良好的腐蚀屏蔽作用;腐蚀介质通过涂层的通孔、微裂纹等缺陷渗入涂层与基体的界面腐蚀基体,从而使涂层电阻下降、电容增加,所产生的腐蚀产物在一定程度上可以抑制腐蚀反应的进行,但不会阻止基体局部腐蚀的继续进行.涂层的孔隙是造成涂层电化学腐蚀的主要原因

用扫描电镜(SEM)和透射电镜(TEM)对6种微波等离子体CVD金刚石薄膜的表面形态和显微结构进行了研究.结果表明:在金刚石晶粒长大过程中,(111)面方向长大时产生密度很高的微孪晶缺陷,而(100)面方向长大时产生的晶体缺陷较少

研究了大面积金刚石膜沉积过程中的均匀性问题和金刚石膜质量的均匀性问题.研究表明:用于生长金刚石膜的大面积磁旋转等离子体电弧是均匀的,能使气体混合均匀:金刚石膜在形核阶段是均匀的;金刚石膜在生长阶段是均匀的,有利于提高成膜几率:沉积后的金刚石膜的质量是均匀的.大面积磁控长通道等离子矩能生长均匀的金刚石膜,可用于金刚石膜的研究和工业生产

应用高能量密度等离子体对Fe3Al进行微晶化处理,在合金表面获得了晶粒尺寸介于10~100nm的微晶层。对比研究了铸态Fe3Al微晶处理前后在空气中1000℃高温氧化的行为和规律,发现微晶化处理后,合金表面在氧化过程中形成了微晶氧化膜,极大地改善了氧化膜的塑性和粘附性,氧化速率显著降低,氧化动力学服从4次方规律

建立了直流电弧等离子体喷射ＣＶＤ大面积金刚石沉积数学模型．对衬底上方等离子体中的化学环境进行了模拟计算，并与在相同条件下对等离子体的光谱结果进行对比，发现计算结果与实验结果基本上吻合．在模拟条件下ＣＨ基团可能是促使金刚石生长的主要活化基因．模拟结果显示ＣＨ基因沿径向的均匀分布对大面积金刚石膜生长有较大的意义．