以有效解决钾盐矿尾盐和尾液导致的环境污染、资源浪费、安全隐患等问题为出发点,以改善钾盐矿充填料流动度和强度为目的,利用钢渣水化反应缓慢持久的特点,制备了以钢渣为胶结剂的钾盐矿充填料,初步证明钢渣细度和养护温度对充填料的性能有较大影响.所制备的充填料8 h内流动度保持在200 mm以上,28 d抗压强度可达2 MPa,满足充填料的性能要求.本文着重从微观角度分析了其固化机理,X射线衍射技术、扫描电子显微镜、热重分析、红外分析等分析结果表明:钢渣粉与钾盐矿尾液水化反应的产物主要为C-S-H凝胶、水铝钙石(或称费里德尔盐)、类水滑石等,在水化反应过程中水化产物之间相互穿插包裹使体系结构的致密度和强度不断增长.在微观结构呈层状的水铝钙石和类水滑石中出现类质同象代替现象,Ca2+、Mg2+、Fe2+,Fe3+、Al3+和Si4+都可相互取代而使得OH-和Cl-参与其中,这对体系中的杂质离子起到固定作用,对充填料的稳定性有利.该研究结果初步表明钢渣具有充当钾盐矿充填料胶结剂的潜力

为了确保未来核聚变反应堆的氘氚自持燃烧必需采用中子增殖材料来得到合适的氚增值比。金属铍被认为是最有前途的核聚变反应堆固态中子倍增材料，但其熔点低，高温抗辐照肿胀性能差，因此需要寻找和研发具有更高熔点和更耐辐照肿胀的新型中子增殖材料以满足更先进的聚变堆要求。本研究尝试提出并制备了一种更高熔点的铍钨合金（Be12W），通过X射线和扫描电子显微镜对它的相组成和表面结构进行分析。对新型铍钨合金进行高剂量的氦离子辐照，发现合金表面一次起泡的平均尺寸约为0.8 μm，面密度约为2.4×107 cm?2，而二次起泡的平均尺寸约为80 nm，面密度约为1.28×108 cm?2。分析氦辐照引起的表面起泡及其机制，并与纯铍和铍钛合金表面起泡的情况进行了对比

对GCr15轴承钢表面渗硼层的生长动力学与机械性能进行了研究.采用固体渗硼的方法,在1123、1173、1223和1323 K温度条件下,分别保温处理2、4、6和8 h,进行渗硼层制备.采用光学显微镜、扫描电镜、X射线衍射仪、维氏硬度计等对制备的渗硼层进行组织观察与性能分析,并通过试验数据对渗硼层的生长动力学特性进行了研究.研究结果表明:试样表面获得了均匀致密的渗硼层,渗硼层的相成分主要是FeB和Fe2B;渗硼层的厚度随处理温度与保温时间的增加而增厚,变化范围为33.4~318.5 μm;渗硼层的表面硬度随处理温度及保温时间的增加而增大,主要是由于随着渗硼层厚度的增加,高硬度FeB相的含量上升,低硬度Fe2B相的含量下降,表面硬度HV0.1变化范围为1630~1950,与基体组织相比,提高了5~6倍;渗层截面硬度测试结果表明,渗层与基体之间有较宽的硬度梯度过渡;通过Arrhenius公式,对渗硼层的生长动力学方程进行了推导,可知B元素在GCr15轴承钢中的扩散激活能为188.595 kJ·mol-1,对推导的动力学方程进行了试验验证,结果表明最大误差仅4.93%,可有效的实现对渗层厚度的预测

对比研究了两种AISI 420型钢球化组织的平均粒径和圆整度，并对两种钢材进行了不同淬火和回火处理工艺.然后通过硬度测试、扫描电子显微镜（SEM）和X射线衍射仪（XRD）来比较球化组织对淬回火特性的影响，同时借助动电位极化曲线测试和质量分数3.5% NaCl溶液浸泡腐蚀来分析耐蚀性能的差异.结果表明：细小弥散的球化组织在淬火时可以提高AISI 420型钢的C元素的固溶量，提高了其淬硬性，但是会提高残留奥氏体的含量；尺寸更小的退火态碳化物可以使AISI 420型钢的基体在奥氏体化过程中溶解更多的Cr元素，从而使得其在淬回火后基体Cr含量更高，减小贫Cr区产生几率，最终显示出更好的点蚀抗力；更少的大尺寸的未溶碳化物在腐蚀环境中降低了点蚀形核几率，提高了AISI 420型钢的耐蚀性能.所以在250℃回火时，AISI 420型钢耐蚀性好且硬度高，在480℃回火后，耐蚀性最差

以经典工艺矿物学研究方法为基础，结合化学物相分析、矿物解离分析(MLA)、X射线衍射、光学显微镜、扫描电镜-X射线能谱仪(SEM-EDS)等手段对印尼典型海砂矿的矿物学及其固态还原特征进行了系统研究。结果表明：印尼海砂矿的矿物组成主要为钛磁铁矿、次为少量假象赤铁矿、赤铁矿、钛铁矿以及辉石等。绝大部分钛磁铁矿呈致密单体或铁的富连生体产出，偶有由固熔体分离析出形成的微细钛铁矿片晶。赋存于钛磁铁矿中的铁占总铁的89.79%、钛为85.42%、钒则高达97.97%。海砂矿在C/Fe摩尔比1.2、温度1300 ℃条件下还原60 min可较好实现金属化。其还原历程遵循：Fe2.75Ti0.25O4 → FeTiO3, (Fe, Mg)Ti2O5 → (Fe, Mg)Ti2O5 → Fe，稳定的黑钛石相是影响金属化程度的主要因素。经固态还原处理Fe元素最终富集于金属相，V、Ti则赋存于渣中富钛相，为后续的分离提取创造了有利条件

利用透射电子显微镜, 通过构建位错环在不同晶带轴下的投影图结合位错环消光判据, 对室温注氢后Fe-9%Cr模型合金在400、500及550℃退火形成的1/2 〈111〉和〈100〉两种类型的位错环进行了表征. 实验结果表明, 室温注氢Fe-9%Cr合金中柏氏矢量为〈100〉型位错环的数量随着退火温度的升高而逐渐增加. 在400和500℃退火后, 〈100〉型位错环所占比例分别为16.48%、92.78%;当退火温度升高到550℃时, 位错环全部转变为〈100〉型位错环. Fe-9%Cr合金中位错环类型转变温度区间为400~500℃, 与纯铁相比, 添加Cr元素能够使位错环类型转变温度升高

研究了Al质量分数为0.77%及不含Al的H11钢在不同淬回火处理工艺下的硬度和冲击功的变化规律，并对两种钢原始退火态、1060℃淬火、1060℃淬火+510℃回火、1060℃淬火+560℃回火和1060℃淬火+600℃回火处理后的试样进行碳化物萃取，同时借助扫描电子显微镜（SEM）和X射线衍射仪（XRD）分析了Al对H11钢中碳化物形态及类型的影响.结果表明：（1）Al能提高H11钢的冲击韧性和回火硬度，但会使淬火硬度有所降低.（2）Al可以促进H11钢淬火过程中碳化物的溶解和元素的均匀分布.（3）Al会阻碍H11钢回火过程中碳化物的析出和聚集，这种作用在560℃以下回火时更加显著.（4）Al可以使H11钢回火时的（Fe，Cr）2C、MoC、Cr7C3类碳化物更加稳定，抑制（Fe，Cr）3C、Mo2C和Cr23C6类碳化物的析出，这是因为Al可以阻碍H11钢中碳及合金元素在回火过程中的聚集

为了进一步研究热压缩及热处理过程对组织及取向变化的关联性, 通过对TC17进行热压缩变形及后续热处理, 利用光学显微镜和背散射电子衍射等分析方法, 结合晶粒尺寸、织构分布图、极图以及反极图, 研究变形后及热处理后的TC17的组织结构、晶粒尺寸的变化和取向的演变规律以及两者之间的关联性.结果表明: 随着变形温度升高, 初生α相含量大幅减小, 尺寸减小, 大部分α相晶粒分散分布, 且位于高温β相晶粒的三叉晶界上; 热处理后, α相和β相组织特征清晰, 界限明显, 初生α相依旧存在, 且趋于等轴化, 亚稳定β相发生转变, 形成片层状β转变组织; 热变形使α相织构极密度值减小, 且随之温度增加, α相织构极密度值也变小; 热变形后的α相已不存在明显的强织构, 热变形对α相晶粒的取向影响较大, 很明显的改善了其取向的均匀性; 热变形同样使β相织构极密度值减小, 但效果不明显.β相仍存在取向集中现象, 取向均匀性相对较差

目前，通过多孔高导热载体与相变材料复合的方式提升有机复合相变材料综合性能的方法得到广泛应用。多孔碳作为负载能力强，导热性能良好的载体材料成为研究的热点，但如何绿色、廉价、简易地制备出该类载体仍是研究的难点。本文以天然生物质材料松木和竹木为碳源，在梯度温度和氮气气氛下热处理，使生物质材料碳化并进一步发生石墨化转变，制备出生物质天然孔道结构的多孔高导热碳基载体材料。采用真空熔融浸渍法将有机相变材料石蜡和多孔碳基载体材料进行高效复合，制备得到生物质多孔碳/石蜡复合相变材料。通过扫描电子显微镜（SEM）、红外光谱仪（FTIR）、同步热分析仪（TGA）、X射线衍射仪（XRD）、拉曼光谱仪（Raman）、压汞分析仪（MIP）、差示扫描量热仪（DSC）、激光导热仪对载体材料及复合相变材料进行结构表征和性能测试。测试结果表明：生物质多孔碳载体材料孔道结构保存完好，石墨化转变明显，保证了有机相变芯材的高效稳定负载。传热效率上，相比于纯石蜡芯材，以松木和竹木为碳源制得的多孔碳/石蜡复合相变材料热导率分别提高了100%和216%，达到了0.48 W·m?1·K?1和0.76 W·m?1·K?1。在此基础上，通过对比松木和竹木为原料制得的复合相变材料的芯材负载量，相变焓值，热导率的变化，进一步探讨了生物质结构对复合相变材料性能的影响机制

以硫化镍精矿为原料，采用共沉淀–煅烧法成功制备出Cu掺杂尖晶石铁氧体(Ni, Mg, Cu)Fe2O4异相类Fenton催化剂。利用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)及X射线光电子能谱(XPS)等手段系统研究了Cu掺杂量对所制备产物微观结构、形貌及催化性能的影响；确立了最优催化体系为光助类Fenton催化体系“(Ni, Mg, Cu)Fe2O4催化剂/H2O2/可见光”，揭示了Cu掺杂对(Mg, Ni)Fe2O4催化活性的增强机制。结果表明：在选定的实验条件下，制备得到的产物均为纯相立方尖晶石铁氧体。当Ni与Cu摩尔比为1∶1时，合成的(Ni, Mg, Cu)Fe2O4在可见光照180 min条件下对质量浓度为10 mg?L?1的罗丹明B(RhB)溶液的降解率可达94.5%。究其主要原因为：随着Cu掺杂量的增加，占据(Ni, Mg, Cu)Fe2O4八面体位的Fe3+和Cu2+的相对含量增加，即裸露于铁氧体表面的Fe3+和Cu2+数量增多，以及两者的协同作用，加速了羟基自由基(·OH)反应的发生，最终使得RhB溶液的降解效率从73.1%提高至94.5%