为研究薄表层沥青混合料的骨架特性，同时为保证公称最大粒径9. 5 mm(UTL-10)矿料级配的稳定性，在4. 75 mm与9. 5 mm筛孔中间增设7. 5 mm筛孔，通过捣实密度试验分析了不同粗集料配比的集料骨架间隙率(VCA)。同时，提出了利用粗集料-沥青胶浆试件的单轴贯入试验来研究不同组合的粗集料抗剪强度相关参数，确定了薄表层粗集料的级配设计控制指标，最终给出了薄表层粗集料的推荐配比范围。结果表明:集料内摩阻角φ能够很好地反映粗集料级配的骨架强度稳定性；采用VCA和内摩阻角φ双重指标可以有效控制薄表层沥青混合料的粗集料配比设计；公称最大粒径为13. 2 mm(UTL-13)矿料级配三档集料含量的推荐范围分别为12. 5%～22. 2%，37. 5%～44. 4%，33. 3%～50%；UTL-10三档集料含量的推荐范围分别为10%～16. 7%，40%～50%，33. 3%～50%。

本工作旨在通过向内衬材料中加入氢氧化铝来提升长水口部件的抗热震性。以氧化铝空心球、烧结刚玉为主要原料，配以不同含量的α-Al2O3微粉和干基氢氧化铝，经过预混、成型、热处理，制备了一系列长水口内衬材料。利用XRD和SEM进行显微组织分析，发现氢氧化铝含量的变化并未改变内衬材料的相组成，材料中氢氧化铝呈孤岛状分布。对内衬材料开展了若干力学及热学性能测试，结果表明，随氢氧化铝含量的增加，内衬材料体积密度降低，气孔率升高，常温抗折强度、弹性模量、热导率和热膨胀系数均降低。之后通过有限元法与回归分析，进一步建立了内衬材料热膨胀系数α、弹性模量E、热导率λ三种因素与复合长水口颈部最大热应力σmax之间的数学模型，在该模型中，σmax与α、E和λ之间呈交叉线性关系。结合力学、热学性能测试结果，借助所得数学模型，预测氢氧化铝含量与σmax呈负相关关系(即与长水口抗热震性呈正相关关系)。最后，对比了普通硅质长水口内衬与Al2O3-Al(OH)3体系内衬的实际使用效果，前者与后者的侵蚀速率分别为0. 049 mm/min和0. 032mm/min。

采用等离子喷涂-物理气相沉积(PS-PVD)在预处理的粘结层表面制备了柱状结构的7YSZ热障涂层，并在大气环境下测试了该涂层在950℃的静态高温氧化性能。利用透射电镜(TEM)、扫描电子显微镜(SEM)及能谱仪(EDS)等对热障涂层进行了表征，并采用阻抗谱分析研究了该涂层在高温氧化过程中的结构演变过程。结果表明，7YSZ热障涂层是由二次柱状晶及其纳米间隙、柱状枝晶间孔隙和分布在枝晶上的微纳米固态颗粒组合形成。阻抗分析表明，热生长氧化物(TGO)层在高温氧化150 h后氧空位含量减少，致密度增加。在高温氧化过程中，二次柱状晶的内部结构没有发生明显改变。此外，氧化过程中YSZ层内形成的烧结收缩裂纹是导致YSZ晶界电容值减小、电阻值增加的主要原因。

采用第一性原理的密度泛函理论方法研究了掺杂Y、Zr、Nb、Mo、Tc和Ru的石墨烯体系对氰化氢(HCN)的吸附作用。首先考察了HCN分子中H、C或N原子分别靠近吸附点的三种吸附构型。然后比较了吸附HCN前后掺杂石墨烯的能带变化。研究结果表明，掺杂Mo和Ru的石墨烯吸附HCN后的带隙大小变化大于20%，并表现为半导体行为，说明吸附后掺杂石墨烯的电导性能受影响较大。此外，进一步研究了掺杂Mo和Ru的石墨烯吸附HCN的过程，讨论了吸附能、带隙、晶格常数、HCN电荷和键长的变化，并分析了掺杂Mo和Ru的石墨烯的振动特性。研究表明，掺杂Mo和Ru的石墨烯对HCN的吸附非常敏感，这可能是开发HCN传感器的有用材料。

以La、Ce为改性物负载至其他载体表面作为高效除氟吸附剂已经受到广泛的关注。但是将La和Ce负载到介孔氧化铝(MA)却少见报道。本研究制备了La和Ce改性介孔氧化铝并将其用于氟的去除。采用N2吸脱附等温线、X射线衍射(XRD)、傅里叶红外光谱(FTIR)对该吸附剂的结构性质进行了表征。同时，考察了吸附剂接触时间、初始浓度和溶液pH等吸附条件对氟离子吸附效果的影响。结果表明，反应在150 min时达到吸附平衡，此时La/MA的氟去除率达92. 2%，吸附氟容量大小为La/MA> Ce/MA> MA；氟吸附量随初始浓度的增大而增大；在pH值为5～9时，除氟效果较好；吸附等温线方程均符合Langmuir等温吸附模型； La/MA的氟离子最大吸附容量为27. 9 mg/g；共存阴离子对氟吸附的影响程度为CO32-> SO42-> NO3-> Cl-。最后比较了吸附前后的FTIR，可以看出La/MA对氟离子去除效果最佳。

利用微量热分析、X射线衍射（XRD）、差热分析（DSC）、扫描电子显微镜（SEM）、压汞测孔仪（MIP）等手段研究了TiO2纳米颗粒对水泥粉煤灰体系水化硬化以及抗氯离子侵蚀的影响。研究发现:TiO2纳米颗粒的异相晶核效应和微集料填充效应协同作用，促进了水泥熟料的水化，加快了粉煤灰的二次水化进程并降低了硬化水泥石的孔体积，使水泥粉煤灰材料的微观结构更加均匀密实，提高了水泥粉煤灰材料的力学性能和抗氯离子侵蚀性能。

采用光学显微镜、扫描电镜、X射线衍射仪和振动样品磁强计分析了Cr25Ni35Nb和Cr35Ni45Nb两类合金长期服役后的氧化行为以及其对磁性的影响。结果表明:长期服役后形成的氧化层主要由Cr2O3、SiO2、Fe2O3组成，并且氧化膜发生了破裂，外壁和内壁氧化膜的破裂分别是Cr2O3在高温下的不稳定性和周期性的结焦/清焦所造成的；裂解炉管内壁和外壁均出现了氧化层、贫碳化物区、碳化物区，外表层为连续的Cr2O3氧化层，SiO2则在贫碳化物区沿晶界分布；氧化前两种奥氏体耐热合金均为顺磁性结构，经氧化后形成的贫碳化物区中，基体的Cr含量较低，因而转变为铁磁性结构，其饱和磁化强度均超过20 emu/g。因此，氧化也是乙烯炉管长期服役后转变为铁磁性结构的重要因素。

对高纯钽板分别进行单向轧制和周向轧制，得到了87%变形量的样品。将单向轧制和周向轧制样品各分为两组。其中，一组样品随炉升温至800℃进行预回复处理，然后在1 300℃保温30 min进行再结晶退火处理；另一组则直接进行再结晶退火处理。应用X射线峰形分析(XLPA)定量计算两种轧制方式下钽板的宏观储存能，结合电子背散射衍射(EBSD)和透射电子显微镜(TEM)技术表征其预回复及再结晶微观组织，同时半定量地评估不同取向晶粒预回复后的微观储存能。结果表明:87%周向轧制钽板经过800℃预回复处理后，{111}([111]//ND，ND为板法向)与{100}([100]//ND)取向晶粒内部的储存能差别明显减小，后续再结晶晶粒更为均匀细小且基本呈等轴状。这主要是由于低温预回复处理使得亚晶形核机制成为钽再结晶形核的主导机制，同时基体内储存能的释放极大降低了后续再结晶驱动力及晶粒长大速率。

基于Rietveld/XRD精修方法，借助GSAS-EXPGUI软件，研究既定水化龄期普通硅酸盐水泥浆体物相组成的定量表征，并结合Ca(OH)2的热分析定量结果以及熟料矿物与自由水的量化匹配关系研究Rietveld定量结果的可靠性。研究结果表明，干燥水化样品中Ca(OH)2的Rietveld定量结果与热分析定量结果具有较好的一致性，当水化1 d、3 d、7 d和28 d龄期时，其绝对误差分别为1. 2%、0. 7%、0. 3%和0. 8%，且随着水化龄期的延长，样品的相对误差显著降低。结合水泥浆体物相演变的Rietveld定量表征发现，熟料矿物的消耗程度与自由水的消耗程度存在较好的线性相关性(相关系数R2=0. 996)，反映了其Rietveld定量表征具有较高的可靠性。在此过程中，提出了基于内标法改进型的非晶相定量公式，并建立了水泥浆体自由水与相应干燥样品化学结合水的数学关系。

为研究聚羧酸减水剂(PCE)对硫铝酸盐水泥(SAC)水化及硬化的影响，本工作以PCE对SAC标准稠度用水量、初始流动度、经时损失、粘度、凝结时间以及强度的影响进行了试验，同时测试了PCE对SAC浆体的水化温升以及水化产物的影响。结果表明:PCE在SAC浆体中的最佳掺量为0. 4%，减水率可达33%以上，初始流动度可达375 mm以上，初凝与终凝时间分别由24 min和36 min延至117 min和129 min。PCE对SAC浆体的流动度改善明显，并产生一定的缓凝作用。PCE掺量在0. 2%～0. 4%范围内，早期强度发展缓慢，但不影响其后期强度的增长。PCE掺量为0. 4%时，7 d抗压强度达102 MPa，抗折强度达11. 6 MPa。相比对照组，7 d抗压强度提高41. 8%，抗折强度提高20. 8%。

采用氩弧重熔技术对大气等离子喷涂Fe基涂层进行了重熔处理，分析了重熔前后涂层的显微组织和力学性能。结果表明，重熔后Fe基喷涂层的层状结构以及气孔、未熔颗粒、夹杂物基本被消除，孔隙率由4%降低到0. 4%，重熔层组织致密。喷涂层主要由微晶区、纳米晶区和过渡区组成，结晶度较差，原子排列较混乱，而重熔层由单晶区和(Fe，Cr)23C6相构成，析出相与基体界面处无显微裂纹，结晶度较好，原子排列较规则；喷涂层与基体结合处有明显缝隙，结合方式为机械结合，而重熔层与基体界面产生"白亮带"，结合方式为冶金结合；相对于喷涂层，重熔层的平均显微硬度和弹性模量分别提高了33. 4%和53. 2%，表面粗糙度降低了43. 2%。氩弧重熔处理显著地改善了Fe基涂层的显微组织及力学性能。

在不同氧气流量(322 L/min、402 L/min、482 L/min和543 L/min)条件下，将多尺度WC-17Co粉末(60%(质量分数)纳米WC和40%(质量分数)微米WC陶瓷颗粒)通过超音速火焰(HVOF)喷涂技术在Q235钢基体上制备WC-17Co金属陶瓷涂层。采用扫描电镜(SEM)和X-射线衍射技术(XRD)分别对涂层的组织形貌和物相进行分析，并测试了涂层的硬度值和耐磨损性能。结果表明，随着氧气流量降低，涂层中WC颗粒分解更为严重，在氧气流量为322 L/min时，涂层中WC陶瓷相最少。HVOF喷涂过程中氧气流量对最终形成的涂层中W、W2C与Co3W3C相的含量及涂层的硬度值和耐磨损性能有重要影响，其与前者呈负相关，与后二者呈正相关。当氧气流量控制在543 L/min时，HVOF喷涂形成的涂层中主要物相仍为WC相；通过硬度测试发现，随着氧气流量增加，涂层的硬度值逐渐增加，在氧气流量为543 L/min时，涂层具有最高硬度值((979±52. 9) Hv0. 3)和仅为(6. 6±0. 57) mg的磨损失重量。

本工作研究了7005铝合金在应变速率为(1～5)×103s-1条件下的力学行为。结果表明，7005铝合金有明显的应变速率敏感性。利用最小二乘法求得了材料的Johnson-Cook本构参数；应用ABAQUS软件，研究了高应变速率下的帽型试样的绝热剪切变形历程。数值模拟得到的应力-应变曲线与实验结果吻合。温度场的计算为绝热剪切带内微观组织是否发生动态再结晶提供了依据，当应变速率为15 000 s-1时，在120～240μs内，相比初始温度，试样的平均温升达到405℃。通过对冲击后试样的微观组织观测发现，绝热剪切带中有大量的等轴晶，具有典型的再结晶组织特征。7005铝合金在高应变速率下的变形温升和动态再结晶软化行为，将为其在汽车碰撞构件中的应用提供指导作用。

分别采用胶晶模板法和溶胶-凝胶法制备了具有三维有序大孔(3DOM)结构和无3DOM结构的铜硅复合物。通过静态实验评价了复合物对气态碘的吸附性能。采用SEM、TEM、XRD、热重仪对吸附碘前后的样品进行了表征，并对其进行了N2等温吸附脱附测试。结果表明:所制备的3DOM铜硅复合物三维孔道结构规整；与无3DOM结构的铜硅复合物及商品纳米铜粉相比，3DOM铜硅复合物对气态碘的吸附性能明显提升，这主要归功于其发达的孔道结构、大的比表面积和纳米尺寸晶粒。这一研究为开发新型高效的碘吸附剂提供了很有价值的依据。

通过对碳纤维(CF)进行混合酸处理后，采用AlCl3-NaCl-KCl三元无机熔盐体系在CF表面电镀获得Al涂层。对处理后CF的形貌及性能进行表征，并研究了不同的电镀工艺对涂层厚度、形貌、结构及性能的影响。结果表明，经过混合酸处理后CF表面粗糙度及比表面积增大，润湿性得到改善，处理后CF的拉伸性能呈小幅上升。电镀工艺参数对于涂层的厚度及形貌影响显著。随着电镀时间的增加，涂层厚度增加；当电流密度改变时，Al涂层形貌结构变化明显；电镀时间为3 h、电流密度为35 mA/cm2时，得到的涂层均匀致密。

采用超临界二氧化碳固态发泡法制备聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)纳米发泡材料，通过添加两嵌段共聚物聚苯乙烯-聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA/PS-b-PMMA)来调控共混物的胶束尺寸，系统研究胶束尺寸对发泡行为的影响。首先，根据嵌段"自组装"的特性，通过控制嵌段质量比制备出不同胶束尺寸的原始样品。通过透射电镜(TEM)观察可知，胶束尺寸随嵌段质量比增加而变大。其次，利用扫描电镜(SEM)探索了胶束尺寸对其发泡行为的影响。结果表明，胶束尺寸对泡孔形貌有显著影响，胶束尺寸过小反而会导致大小孔形貌出现，只有当胶束尺寸与泡孔尺寸为一个数量级时，才能得到均匀分布的泡孔；此外，研究还发现增大胶束含量有助于得到倍率高且泡孔均匀的纳米孔径发泡材料。

采用半连续种子乳液聚合方法制备了以聚丙烯酸正丁酯(PBA)为核、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)为壳、粒径为346 nm的核/壳型改性剂(Poly(BA)/Poly(MMA))，简称PBMMA，改变两种单体的质量比分别为:60/40、65/35、75/25、70/30、80/20，以及调整添加量研究其对氰酸酯树脂(CE)的增韧改性效果。结果表明，该种子乳液聚合反应具有很高的瞬时转化率(> 90%)和总转化率(> 95%)，且改变核/壳质量比对乳液聚合反应过程没有影响。经透射电镜表征发现，PBMMA乳液有明显的核/壳结构。对CE/PBMMA共混物进行了力学性能测试，用扫描电镜观察其断裂表面形貌，并利用动态力学分析研究了CE/PBMMA共混物的分子运动。当核/壳质量比为60/40、添加量为5%(质量分数)时，增韧剂PBMMA在基体中均匀分散并出现脆性-韧性转变点。CE/PBMMA共混物的抗冲击强度是纯CE树脂的3. 78倍，力学性能与断面SEM观察结果一致。

以氯化苄、2-氯代苯乙酮、喹啉为原料，通过季铵化反应合成了氯化苄基喹啉(BQC)以及新型的氯化苯甲酰甲基喹啉(PCQ)两种季铵盐型缓蚀剂，其中PCQ为首次合成。PCQ的制备条件为:以丙酮为溶剂，在75℃水浴条件下回流20 h，采用无水乙醇对产品进行重结晶。采用元素分析、核磁共振和红外光谱等手段对两种季铵盐产物的结构进行了表征，并在90℃、15%盐酸条件下通过静态失重法对两种季铵盐单独使用及分别与丙炔醇、碘化钾复配使用的缓蚀效果进行了对比评价。1. 00%添加量的BQC、PCQ对N80钢的缓蚀率分别为82. 17%、94. 25%； PCQ与丙炔醇的加量分别为0. 50%时的复配缓蚀体系可使N80钢的缓蚀率达到99. 88%。BQC与PCQ在N80钢表面的吸附行为均为自发的放热过程且均符合Langmuir吸附等温式。在90℃时，BQC和PCQ的吸附平衡常数kads分别为483. 10 L/mol和1 092. 75 L/mol，吸附吉布斯自由能分别为-30. 77 kJ/mol、-33. 24 kJ/mol，说明两种季铵盐在N80钢表面的吸附均以化学吸附为主。

基于Gleeble单道次热压缩实验并结合OM表征手段及回归方法，研究了一种新型高淬透性Ni-Cr-Mo-B特厚板钢在850～1 150℃和0. 01～10 s-1热变形参数下的热变形行为。结果表明，Ni-Cr-Mo-B钢在热变形过程中流变应力随变形温度的升高而减小，随应变速率的增加而增大。建立的典型应变补偿Arrhenius型本构方程可用于粗略预测Ni-Cr-Mo-B钢的流变行为。考虑到应变速率、变形热对变形过程的影响，提出修正应变补偿Arrhenius型本构方程，其统计学参量Rc=0. 994 68、AARE=3. 69%、RMSE=6. 44 MPa、NMBE=1. 25%，相对误差大部分(94. 87%)在±10%之内，表明该方程具有极高的流变应力预测精度。

采用Gambit软件建立了单缆式焊丝熔化极气体保护焊(GMAW)电弧三维数值模型，研究了焊接电流对单缆式焊丝GMAW电弧的电流密度、电磁场、温度场、速度场和压力场分布特征的影响。结果表明:缆式焊丝GMAW电弧的电流密度、电磁场、温度场、速度场和电弧压力最大值均随着焊接电流的增大而显著增加。缆式焊丝GMAW电弧电流密度和温度最大值位于焊丝阳极端部。电弧等离子流速最大值位于弧柱区。随着焊接电流的增加，电弧最大压力位置由速度入口向阳极区转变。在相同的焊接工艺参数条件下，三维数值模拟所得电弧形态与高速摄像系统拍摄的电弧形态吻合，验证了模拟所选三维模型的准确性。