采用原位反应近液相线铸造方法制备含有少量原位Al2O3颗粒的Al-Cu基复合材料,利用光学显微镜观察复合材料的铸态组织,并通过透射电镜观察复合材料中的原位Al2O3颗粒的分布与形貌,研究原位颗粒对近液相线铸造Al-Cu合金铸态组织形成机制的影响.结果发现:原位Al2O3颗粒比较均匀地分布于基体合金中,尺寸分布于1μm范围内,形貌呈多边形.随着原位Al2O3颗粒含量的增加,复合材料的铸态组织逐渐被细化和均匀化;当原位Al2O3颗粒的质量分数达到5.3%时,获得均匀细小的蔷薇状组织

采用粉末注射成形-无压熔渗相结合技术制备出了电子封装用高体积分数SiCp/Al复合材料.重点研究了SiC粒径、体积分数以及粒径大小等颗粒特性对所制备复合材料热物理性能的影响规律.研究结果表明,SiCp/Al复合材料的热导率随SiC粒径的增大和体积分数的增加而增加;SiC粒径的大小对复合材料的热膨胀系数(CTE)没有显著的影响,而其体积分数对CTE的影响较大.CTE随着SiC颗粒体积分数的增加而减小,CTE实验值与基于Turner模型的预测值比较接近.通过对不同粒径的SiC粉末进行级配,可以实现体积分数在53%~68%、CTE(20~100℃)在7.8×10-6~5.4×10-6K-1、热导率在140~190W·m·K-1范围内变化

铝镇静钢液浇注过程中，浸入式水口耐材内壁特征受到钢液侵蚀和夹杂物聚集影响，从近光滑壁面逐渐向多孔耐火材料壁面和含结瘤物的粗糙结瘤壁面转变，壁面形貌的变化影响边界层流场结构和氧化铝夹杂物的输运。采用物理模拟的方法在浸入式水口模型内壁镶嵌多孔耐火材料结构和含结瘤物耐材壁面结构，结合粒子图像测速技术研究不同特征壁面附近流场边界层。使用MATLAB耦合流场测速结果和氧化铝夹杂物运动数学模型，研究了不同特征壁面的流场边界层中氧化铝夹杂物的运动轨迹。使用象限分析法确定了浸入式水口边界层流场存在上抛和下扫事件。氧化铝夹杂物位于下扫事件区域时，朝向壁面运动，粒径为1 μm的氧化铝夹杂物在下扫事件中运动轨迹更接近壁面，增加了沉积的可能性；氧化铝夹杂物位于上抛事件区域时，远离壁面运动。多孔耐火材料壁面和结瘤壁面边界层内氧化铝夹杂物运动幅度大于光滑壁面边界层流场内氧化铝夹杂物运动幅度。壁面状态由近光滑壁面转变为多孔耐火材料和结瘤壁面时，流场边界层中下扫事件平面占比由10.17%增加到39.77%，上抛事件平面占比由32.96%减小到9.24%；同时，流场边界层中下扫事件发生的概率由25.83%增加到28.24%，这将加速氧化铝夹杂物在多孔耐火材料和结瘤壁面的沉积进程

针对传统熔融沉积成型面临的成型精度低和打印材料受限, 基于电流体动力熔融沉积在成形高度、材料种类、基板导电性和平整性、3D成形能力等方面的不足和局限性, 本研究提出一种电场驱动熔融喷射沉积3D打印新工艺, 其采用双加热集成式喷头并施加单极脉冲高电压(单电势), 利用电场驱动微量热熔融材料喷射并精准沉积来形成高分辨率结构.引入两种新的打印模式: 脉冲锥射流模式和连续锥射流模式, 拓展了可供打印材料的种类和范围.通过理论分析、数值模拟和实验研究, 揭示了所提出工艺的成形机理、作用机制以及成形规律.利用提出的电场驱动熔融喷射沉积3D打印方法, 结合优化工艺参数, 完成了三个典型工程案例, 即大尺寸微尺度模具、大高宽比微结构、宏微跨尺度组织支架和网格三维结构.其中采用内径250 μm喷头, 打印出最小线宽4 μm线栅结构, 高宽比达到25:1薄壁圆环微结构.结果表明, 电场驱动熔融喷射沉积高分辨率3D打印具有打印分辨率高、材料普适性广、宏/微跨尺度的突出优势, 为实现低成本、高分辨率熔融沉积3D打印提供了一种全新的解决方案

通过熔融快淬法制备具有非晶结构的Nd4.5Fe77B18.5合金,在氩气保护下660℃、10 min热处理获得了最佳磁性能的纳米双相复合永磁材料.由于材料具有双相复合纳米结构,磁体内部的微观磁化行为显示出复杂的交互作用.引入一阶回转曲线图谱法(FORC)研究材料的磁化机制和表征内部的交互作用.该材料的FORC图谱显示:纳米双相材料中存在明显的可逆磁化与不可逆磁化,同时两者相互耦合,耦合作用体现在图谱中的负值区域.不可逆磁化磁矩之间存在强烈的交互作用,体现在不可逆磁化峰的向下偏移和不对称性,整体表现出退磁特性,同时在δM曲线中得到证实

基于残余应力测试新方法与先进电化学测试技术的进展, 围绕残余应力类型和大小对金属材料点蚀以及应力腐蚀行为的作用机理进行了总结和归纳. 研究发现, 尽管残余压应力对腐蚀行为的抑制作用得到了大量实验的证实, 但是在不同条件下其作用方式以及机理不尽相同, 并且与材料的结构特点以及腐蚀产物等密切相关. 同时, 残余拉应力的作用尚不明确, 受到材料类型和其他因素耦合的严重影响. 另外, 在某些环境下, 影响腐蚀行为的关键是残余应力梯度或残余应力的某个临界值. 但是对有色金属的研究表明残余拉应力和压应力均会导致基体中位错和微应变等结构缺陷增加, 进而促进点蚀敏感性, 降低材料服役性能. 最后, 对目前研究存在的局限进行了讨论和展望

研究了GH36合金持久缺口敏感性对裂纹扩展速率的影响。结果表明:通过软化的热处理制度来改善材料的持久塑性达到消除持久缺口敏感性的目的,对在蠕变或以蠕变为主的应力条件下延缓裂纹的扩展具有重要意义;而在低周疲劳或以疲劳为主的应力条件下,裂纹扩展速率对强度敏感,而与材料是否存在持久缺口敏感性无关;提高强度可显著提高材料的抗低周疲劳裂纹扩展能力。为使材料在蠕变、疲劳以及蠕变疲劳交互作用下都只有高的抗裂纹扩展能力,应对材料进行强韧化

为了避免添加铝粉的碳复合耐火材料在热处理过程中生成易水化产物Al4C3和AlN,本文研究了MnO2对C-Al材料物相和显微结构的影响.实验以鳞片石墨、金属铝粉和MnO2细粉为主要原料,以酚醛树脂为结合剂,分别经不同温度下埋石墨粉烧成.用X射线衍射分析试样物相,用扫描电镜观察试样显微结构,并研究了二氧化锰的综合热分析曲线.发现在不加MnO2的C-Al材料中,铝粉先生成粒状碳化铝,然后向纤维状氮化铝和氧化铝转化.在C-Al材料中加入MnO2后,由于MnO2逐渐释放出氧气,铝粉直接被氧化成氧化铝,继而生成锰铝尖晶石,避免了Al4C3和AlN形成;生成的氧化铝在800~1200℃以粒状为主,1400℃氧化铝以纤维状为主,1600℃生成了发育完全的柱状氧化铝

以La2O3、CeO2和Sm2O3为原料,采用高温固相反应法制备了Sm2O3部分掺杂La2Ce2O7热障涂层陶瓷材料,其化学式为(SmxLa1-x)2Ce2O7.采用X射线衍射法研究了试样的物相结构,并通过对比各实验条件下制备的试样的X射线衍射图谱,对试样的掺杂比例、烧制温度及烧制时间进行了探究.结果表明,所制备试样为萤石结构,当掺杂摩尔比Sm∶La为1∶2或1∶3时试样均能保持良好的相结构,以掺杂摩尔比Sm∶La=1∶2制备的(Sm0.33La0.67)2Ce2O7材料在1600℃下具有良好的相稳定性,且其最佳制备条件为1550℃下烧制10 h,该材料是一种很有潜力的新型热障涂层陶瓷材料

利用扫描电迁移率颗粒物粒径谱仪（SMPS)，针对不同孔径的介孔材料SBA-15，探索对UFPs（2.5～25 nm）的去除效率及脱除机理，以期为介孔材料过滤脱除UFPs在钢铁工业颗粒物超低排放控制的应用提供理论基础。基于实验结果及表征分析得知：UFPs入孔效应使大孔径介孔过滤介质效率更佳；介孔材料孔径端部内外表面存在大量UFPs亲和位点，提高端部复杂程度有利于提升材料过滤性能；氮气的有无对UFPs去除结果基本没有影响；介孔的存在使UFPs扩散效应更强，颗粒入孔使扩散系数增加，故UFPs在介孔材料实际扩散结果与传统扩散模式理论值（m=?2/3）不同