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作为车辆制造、国防等轻量化关键材料，镁合金绝对强度低和室温成形性差等缺点限制了其在相关领域的进一步应用。目前，挤压和轧制是生产高性能镁合金板材的重要手段，而高强塑组织调控是高强韧、高成形性镁合金的关键技术。本文综述了高强韧轧制稀土镁（Mg-RE）合金微观组织及力学性能调控的最新研究进展，重点讨论了从多元合金化成分设计及轧制工艺手段创新等方面调控Mg-RE合金组织，进而改善其成形性和力学性能，并指出未来低成本高强韧镁合金板材的研发需要基于对工艺-组织-性能关系的深入探索，从多元合金化成分设计及短流程高效率轧制工艺角度，为轧制镁合金组织调控和高性能镁合金制备提供借鉴。
镁合金是一种在汽车、轨道交通及航空航天等领域极具应用潜力的轻量化金属材料，可以为国家制造业的绿色低碳发展提供坚定支撑。然而，传统镁合金存在绝对强度低、室温塑性差、抗腐蚀性能及热导率低等缺点，而稀土元素是改善镁合金结构和功能性能的重要合金元素。本文综述了钐（Sm）对镁合金的力学性能、耐腐蚀性能和导热性能的影响规律，从溶质原子、金属间化合物、析出相及稀土织构等方面系统地阐释了Sm在镁合金中的作用机制，并针对含Sm镁合金未来的研发方向提出以下策略：探究Sm对镁合金高温力学性能的影响及作用机制；通过优化成分和热处理工艺等途径调控微电偶腐蚀阴极反应过程，提高耐腐蚀性能；开展孪晶、位错及织构等对含Sm镁合金导热性能影响的研究，并建立相应的预测模型。
为了探究泡沫状储氢材料的储氢性能和动力学机理，采用熔体发泡法制备泡沫镁，研究其相结构和微观形貌对储氢性能的影响，并通过Chou模型探究其动力学机理。结果表明：泡沫镁储氢材料的孔径为2.0~4.0 mm，胞壁和孔壁表面粗糙，孔洞存有微米级别的通孔，这为氢气的渗透和扩散提供较大的表面积。泡沫镁在623 K条件下的吸放氢平台压分别为0.57 MPa和0.46 MPa，这与纯镁粉末储氢材料相近；泡沫镁能够在573 K，330 min内吸氢3.9%（质量分数，下同），在653 K条件下10 min可放氢2.67%，计算得到其放氢反应活化能为183.3 kJ/mol。根据Chou模型判断泡沫镁的吸氢为扩散控速，在573~593 K的放氢为表面渗透控速，当温度高于623 K后转变为扩散控速。在623 K下，熔体发泡法制备的泡沫镁的放氢速度为锉粉的413.6%，为藕状镁的1916.9%，放氢速度得到较大提升。
以ZM5、ZM6和WE43三种商用镁合金样品为研究对象，探讨板材厚度、横截面形状、连接方式（包括连接角度、弧度和位置）等关键几何特征参数对镁合金零件燃烧特性的影响规律。结果表明：增加板材厚度可正比例延长点燃时间；圆形横截面的棒材样品因具有最大 （横截面面积 横截面周长比）而表现出最低的火焰传播速率，具有最佳的阻燃效果；连接角度越接近90°、连接弧线的曲率越大、连接位置越居中，其阻碍火焰传播的效果越明显。因此，为研究复杂镁合金零件的燃烧特性，在对其进行简化时应当提取板材厚度、横截面形状、连接方式等关键特征参数，从而真实反映复杂零件的燃烧特性，为镁合金零件的防火设计和复杂零件燃烧模拟件的简化设计提供理论依据。
高熵陶瓷因其优异的综合性能，相较于传统陶瓷材料更能适应极端服役环境的需求，近年来受到国内外学者的广泛关注。得益于“高熵效应”，高熵碳化物陶瓷在力学性能、抗氧化性能和高温稳定性等方面具有更出色的表现。本文简要介绍了高熵陶瓷的研究现状，归纳和总结了高熵碳化物陶瓷粉体和块体的制备方法；对高熵碳化物陶瓷的力学性能、导热性能、抗氧化性能、高温稳定性、耐烧蚀性能的相关研究进行了综述与讨论，并简述了机器学习在高熵陶瓷体系开发中的应用；最后针对目前高熵碳化物陶瓷材料研究中存在的问题，对新体系开发、制备方法、高温性能测试、机器学习与理论计算等方面进行了总结与展望。
金属基复合材料（metal matrix composites， MMC）因综合了金属相的延展性和增强相的高强度、高硬度等特性，在耐磨减摩领域具有较大应用潜力。传统的MMC硬质涂层主要通过提高增强相的含量来提高涂层的硬度和耐磨性，然而由于两相间理化性质差异较大，涂层内易产生较大的热应力或相变应力，导致涂层韧性下降，裂纹敏感性升高。与传统表面改性技术相比，激光熔覆（laser cladding， LC）使用高能激光束作为热源，涂层形成过程迅速，有利于获得细晶组织，降低涂层开裂敏感性。此外，石墨烯（graphane，Gr）因具有特殊的二维结构与优异的热学性能、力学性能以及自润滑性能，将其作为增强相加入金属基体中，可以形成多尺度结构涂层，在提升涂层硬度、改善减摩耐磨性能的同时，提高涂层的断裂韧性。因此本文以采用激光熔覆法制备石墨烯增强钛基、镍基、钴基复合涂层为主线，系统综述了石墨烯对金属基复合涂层微观组织演变和摩擦学性能的影响。本文首先概述了石墨烯的结构与性质，并针对石墨烯在基体中的分散难题，归纳了常用的制备激光熔覆用石墨烯材料的表面改性方法；介绍了目前采用激光熔覆法制备MMC耐磨涂层的研究现状，并归纳总结了石墨烯的减摩耐磨机理。最后提出LC加工制备Gr/MMC涂层过程中存在的若干难点，并对涂层制备工艺的进一步优化和石墨烯增强机理模型的构建进行了展望，以期为后续相关研究和实际应用提供参考。
半导体光催化技术将可再生太阳能直接转化为化学能源，是极具应用潜力的环境修复手段。开发低成本、高效、稳定光催化剂是催化技术实用化的关键。然而半导体可见光响应弱、光生电子-空穴对传输缓慢，且易重新复合，严重限制光催化技术的广泛应用。BiOCl是四方结构的Ⅴ-Ⅵ-Ⅶ三元化合物半导体材料，其高度各向异性的层状堆积结构以及沿［001］方向形成的内建电场加速光生电子-空穴对的分离，进而提高光反应活性。近年来，国内外专家学者致力于通过合理的微观结构设计提高和改善BiOCl基半导体光催化材料的光催化性能和循环稳定性。本文从相结构、形貌和溶液化学特性等角度综述了BiOCl光催化性能的构效关系以及在能源生产、环境治理和医疗科学等领域的相关研究现状，重点阐述BiOCl的晶面工程、能带结构调控以及异质结构筑等改性策略及其光催化性能增强机制，为其他无机化合物的微观结构设计和光催化性能优化提供理论依据。
增材连接是大型钛合金构件增材制造的主要方法之一，然而增材连接变形严重影响大型构件的尺寸精度。为了实现增材连接构件变形的有效控制，本研究基于WAAM-TIG增材连接技术，采用数值模拟方法研究了连接区的坡口角度、厚度等因素对连接构件变形的影响，建立了增材连接变形预测模型，实验结果与预测模型的结果偏差不大于5%，验证了模型的可靠性。基于增材连接变形预测模型，对比了有无预变形对增材连接构件成形精度的影响，结果表明，预变形使得连接试样的角变形减少了92.6%，有效地提高了增材连接构件的尺寸精度。
介孔生物活性玻璃（MBG）因其具有良好的生物活性、高比表面积以及有序介孔结构，在骨修复领域具有良好的应用前景。而添加治疗性无机离子或有机分子可以赋予更多的生物学特性。通过微乳液辅助溶胶-凝胶法合成了掺杂铜离子（摩尔分数分别为1%，3%，5%）的径向结构介孔生物活性玻璃复合微球。结果表明，复合微球保留了MBG原有的球形形态和介孔结构，孔径为10~20 nm，粒径为250~310 nm。随铜离子含量的增加复合微球的比表面积从336.5 m2/g降低为149.1 m2/g。复合微球快速诱导了磷灰石的形成，显示出良好的生物活性。铜的引入显著提升了MBG的抗菌性，随着铜含量的增加复合微球的抗菌性随之增强，其中5Cu-MBG和大肠杆菌共培养24 h后的抗菌率达80%以上。
为了探索GCr15轴承钢在25%CO2+75%N2（体积分数）混合气氛下的氧化生长机制，采用模拟气氛和非连续称重的方法，研究了GCr15轴承钢的氧化动力学。采用光学显微镜、扫描电镜和X射线衍射仪观察分析了腐蚀产物的形貌和相组成，并通过热力学计算混合气氛及实验温度下主要反应的吉布斯自由能∆G。结果表明：氧化增重随保温时间延长和加热温度升高而增加，符合抛物线规律；1150、1175、1200 ℃下的氧化速率常数K T分别为1.24、1.53、2.17 mg2·mm-4·min-1，混合气氛下GCr15轴承钢的氧化激活能为194.97 kJ/mol。氧化层厚度和致密度随保温时间的延长和加热温度的升高而增加。轴承钢氧化层外层中O和Fe在致密层更为富集，氧化产物主要由FeO和Fe3O4组成；氧化层内层Si、Cr、C 3种元素更为富集，氧化产物主要由FeO组成。氧化铁皮外层的铁氧化物颗粒呈金字塔状，颗粒之间具有一些细小的孔隙可供气体流通。反应物的扩散速率影响氧化行为，后期氧化速率降低的原因是：（1）氧化皮隔绝外部反应气氛与基体；（2）氧化皮中疏松层多孔结构减少基体中Fe向氧化层扩散；（3）氧化产物中硅酸盐熔融堵塞孔隙减少氧化层中反应气氛流通。
在搅拌摩擦焊接钢铁材料时添加辅热可有效减轻昂贵搅拌头的磨损。因此，采用底部辅热装置将Q960高强钢分别辅热至150 ℃和300 ℃后利用搅拌摩擦焊接技术完成钢板的焊接，并对焊缝微观组织和韧性进行分析。结果表明：底部添加辅热可有效消除板厚方向的温差，在150 ℃辅热时，Q960高强钢搅拌摩擦焊接头底部缺陷消失，但300 ℃辅热时，搅拌头下压力明显降低，接头底部又生成缺陷。辅热搅拌摩擦焊接时，接头峰值温度逐渐升高，冷却速度随辅热温度的提高而降低。150 ℃低温辅热时，析出物长大不明显，硬度略有降低，接头韧性明显改善；300 ℃高温辅热时，接头发生显著回火现象，析出物严重粗化，从而导致接头韧性急剧恶化。因此，低温辅热既可获得无缺陷接头，又可有效提高Q960高强钢接头韧性。
采用粉末冶金模压烧结制备了Ti-15Mo/HA生物复合材料，研究了羟基磷灰石（HA）对复合材料的微观结构、显微硬度及摩擦磨损性能的影响。结果表明，随着HA含量的增加，Ti-15Mo/HA复合材料中的α-Ti增加、β-Ti减少，同时有多种陶瓷相（CaTiO3、Ca3（PO4）2、CaO等）生成。加入HA生成的多种硬质陶瓷相使得Ti-15Mo/HA复合材料的维氏硬度提高。由于Mo在Ti中的固溶强化和陶瓷相的弥散强化，以及液体的润滑作用，Ti-15Mo/HA复合材料在模拟体液（simulated body fluid，SBF）环境下的摩擦因数和磨损率较低。Ti-15Mo/5HA比其他复合材料具有更好的耐磨性能，其平均摩擦因数为0.42，磨损率约为2.51×10-4 mm3/（N·m）。Ti-15Mo合金是黏着磨损和磨粒磨损共同作用，而Ti-15Mo/HA复合材料以磨粒磨损为主，黏着磨损为辅。粉末冶金制备的Ti-15Mo/5HA复合材料显示了良好的耐磨性能，在硬组织替代和修复材料领域具有潜在的应用前景。
为了提高光热水蒸发系统的能效和环境适应性，将光催化剂引入到界面光热吸收体中，通过光热和光催化协同效应优化有机污水处理效率。首先，采用液相泡沫法制备具有界面光热效应的泡沫碳光吸收体，以此为基体，引入二维g-C3N4光催化剂，制备泡沫碳负载 g-C3N4光热催化材料（CN/CF），对其结构和性能进行分析。结果表明，CN/CF表现出三维多孔结构，可为光热水传输提供便利通道；同时，复合材料中存在的多孔泡沫碳和g-C3N4又可有效拓宽材料对光的响应范围，提高光能利用率；泡沫碳能将光能高效转换为热能实现水的蒸发，g-C3N4在光激发下又可形成电子-空穴对，通过氧化还原反应实现污染物的降解；光热水蒸发循环测试和温度控制实验表明，光热效应可有效促进光催化过程中光生载流子分离，提高催化效率，而光催化过程又能抑制污染物的沉积，促进稳定高效蒸发，两者具备协同促进效应；在1 kW·m-2太阳光照射下，CN/CF光热水蒸发效率为1.0788 kg·m-2·h-1，且在2.5 h内对亚甲基蓝的降解率达到89%。
针对涡轮叶片服役后缺陷表面氧化膜影响真空钎焊修复质量的问题，对IC10合金进行氟离子清洗，分析氟离子清洗对合金表面氧化膜去除效果、表层元素变化及高温持久性能的影响。结果表明：氟离子清洗不受表面形貌的影响，可较为均匀地去除各区域的氧化膜，随着清洗的增强，IC10合金表面的除氧率先增加，然后在900 ℃/4 h后迅速达到较为稳定的状态，并最终维持在90%左右，而在清洗规范均能基本清除氧化膜的前提下，基体厚度的减薄量仅取决于初始氧化膜的厚度。氟离子清洗后，合金表层的元素含量发生改变，其中Ni元素表现为单调贫化，而Cr元素则出现富集，并在氟离子清洗规范较强时在合金近表面区域保持近似相同的含量，元素变化层厚度与清洗强度呈正相关。在氟离子清洗过程中，IC10合金发生时效，合金的高温持久性能先提高后降低，在1000 ℃/4 h清洗后达到146.08 h。通过合适的氟离子清洗，可有效去除IC10叶片上的复杂氧化膜，保证钎料在各类缺陷上的润湿铺展。
基于压气机叶片受载特点设计振动疲劳试样，并对试样分别进行机械喷丸、激光喷丸、激光喷丸-机械喷丸复合强化。采用白光干涉仪、X射线衍射残余应力测试仪、显微硬度计和扫描电镜分别对表面强化GH4169合金试样的表面三维形貌、残余应力分布、硬度梯度和截面微观组织等表面完整性参数进行表征，研究表面完整性状态对振动疲劳性能的影响规律。结果表明：复合强化表现出喷丸和激光冲击处理的共同优点，消除了机械加工痕迹，引入高幅值（1199 MPa）、大深度（330 μm）残余压应力场，产生了深度超过120 μm的组织硬化层与超过90 μm的塑性变形层。由于复合强化表面完整性的改善，复合强化试样的中值疲劳寿命较未强化、机械喷丸和激光喷丸试样分别提高了77.6倍、4.0倍和14.5倍，使得疲劳源由次表层萌生。
超声法作为一种无损检测残余应力的方法，已广泛应用于各种金属材料及构件的残余应力测量，但超声法受检测材料微观结构影响较大，导致检测结果不准确。本工作基于声弹性理论研究了不同强度钢板微观结构对超声纵波波速以及残余应力检测结果的影响，并且通过钻孔法、X射线衍射法排除了所选超声测试样品存在应变的可能性。结果表明：无应力条件下超声纵波在铁素体中传播速度最快，在珠光体中传播速度次之，在马氏体中传播速度最慢，且晶粒尺寸对超声纵波波速也有影响。但当晶粒取向具有明显的各向异性时，相对于晶粒尺寸对超声纵波波速的影响，晶粒取向对超声纵波波速的影响更为显著。当使用不同的基准对同一钢板进行残余应力测试时，由于基准的微观结构不同，对残余应力测试结果造成的误差可达800 MPa左右。选择与被测材料微观结构相同的零应力基准，可以避免微观结构对超声测试的影响，显著增加超声测试残余应力的准确性。
采用Si、Cu、Ni、Mo和Sn复合合金化制备了高强韧铸态QT800-5球墨铸铁。借助高温摩擦磨损实验机（HT-1000）系统研究了法向载荷、滑动速度和环境温度对其耐磨性能的影响，使用扫描电镜（SEM）及3D光学轮廓仪表征分析磨痕表面形貌。实验结果表明：法向载荷、滑动速度和环境温度对应的最大磨损速率分别为16.25×10-6、19.23×10-6 mm3·m-1和55.54×10-6 mm3·m-1，该材料在室温25 ℃且较低法向载荷和滑动速度下呈现良好的耐磨性。法向载荷和滑动速度作用下的主要磨损机制为黏着磨损，而环境温度作用下的磨损机制为氧化磨损和黏着磨损，并伴随轻微的磨粒磨损。
为获得具有高剩余磁感应强度B r的Fe基中碳低合金半硬磁钢，通过完全退火、空淬（AQ）、水淬（WQ）、空淬+回火（AQ＆T）和水淬+回火（WQ＆T）5种不同的热处理工艺，采用SEM、EBSD、XRD和磁性测量技术，研究分析中碳低合金半硬磁钢不同热处理工艺后组织演变及其磁性能的变化规律。结果表明：经奥氏体化保温后快速冷却形成马氏体，再经回火转变为回火托氏体组织将获得最佳的磁性能，其最大的工作磁感应强度B m =1.819 T，剩余磁感应强度B r =1.49 T，且具有极高的剩磁比（B r /B m）。WQ＆T热处理较完全退火热处理，实验钢的剩余磁感应强度B r提高65%，剩磁比由0.57提高至0.82，接近多晶材料的理论值。同时结合实验结果，通过热处理工艺调控，分析讨论组织演变因素对磁性能的影响，从而为高剩磁特性的中碳低合金半硬磁钢实际生产热处理制度提供指导。
电化学机械抛光（electrochemical mechanical polishing，ECMP）技术是一项可以快速提高碳化硅（SiC）平坦化效率的新技术。基于其面临的抛光液配制复杂，无法同时兼顾材料高效去除及高表面质量等问题，研制了1种成分简单且环保的新型SiC-ECMP抛光液，以氧化石墨烯（GO）为固体润滑剂，以金刚石悬浮液为基础。使用新型抛光液对SiC抛光，在获得表面粗糙度R a为0.324 nm的光滑表面的同时保持材料去除率为2.38 μm/h。采用宏观沉降实验、Zeta电势、粒径分析实验和TEM分析GO对抛光液稳定性的改善，利用接触角实验和摩擦磨损实验揭示其润滑作用机制。结果表明：抛光液中添加GO抑制了磨料的沉淀，抛光液粒径变小且分布更加均匀，浆液稳定性得到提高；GO润滑减小了抛光液与SiC表面的接触角，降低表面摩擦，达到了减磨润滑的效果。
CFRP因其优异的力学性能而被广泛关注，且CFRP与其他材料的高性能连接技术成为航空航天等领域的一个重要研究方向。在实际工程应用中，胶铆混合连接是一种常用的连接技术，而激光表面预处理作为胶接工艺中的重要一环，可以改变材料表面微观结构，能有效提升接头的连接性能。本文针对CFRP材料胶铆混合连接工艺，通过实验确定了激光扫描次数与CFRP表面沟槽深度的对应关系，分析了沟槽深度对接头强度的影响，研究了激光表面处理工艺参数对CFRP/Al胶铆混合连接失效机理的影响规律。结果表明，激光表面预处理后的胶铆混合连接接头比无表面预处理的接头，极限载荷提升了至少4.7%；其次CFRP/Al胶铆混合连接接头剪切强度会随着表面微沟槽深度的增加而增加，但是当其深度超过48 μm时，会导致胶接区域出现气泡缺陷，影响整体接头的力学性能。
冷固态增材技术以其较低的沉积温度和较高的现场适用性成为高压电缆表层铝基密封层高效连接与修复的潜在有效方案。然而低压冷固态喷涂铝沉积体内较弱的粒子间结合、较高的孔隙率导致沉积体表现出较低的结合强度与电导率和有限的密封性，导致其难以满足高压电缆的长期服役安全性对密封结构的需求。对此，本工作提出采用Al/Cu 混合粉末作为原材料的新思路，利用冷喷涂沉积时 Cu 粒子对Al 粒子的原位锤击锻造作用，在较低的气体压力条件下实现沉积体致密度、结合强度与导电性能的显著提高。结果表明，由于 Cu 的沉积效率高于 Al，因此 Al/Cu 复合沉积体内的 Cu 含量高于相应混合粉末中的 Cu 含量。沉积过程中，Cu 粒子对 Al粒子的锻造效应使得复合沉积体内的孔隙率显著降低，当粉末中 Cu 的体积分数从0%提高到50%时，孔隙率从14.4%降低到0.2%，结合强度由 24.2 MPa提高到53.4 MPa，电导率由 25% IACS 提高到 53% IACS，高于被连接构件。为解决复合沉积体中 Cu-Al 间的电偶腐蚀问题，提出了复合底层与纯 Al 顶层的双层结构设计，并验证了该方法在高压电缆铝护套密封层修补的可行性。
以钛酸四丁酯水解反应原位生成的TiO2包覆微胶囊红磷（microcapsulated red phosphorus，TDP）为主体阻燃剂，开展PC/ABS合金的协效阻燃研究。以PC/ABS阻燃复合材料的LOI值、UL-94等级为主要考察指标，筛选并确定较适宜的TDP基三元协效复合阻燃剂及其质量配比为TDP∶ZnO∶DOPO=16∶4∶5。燃烧特性、阻燃性能和力学性能等测试、分析结果显示，随TDP/ZnO/DOPO添加量的增大，PC/ABS阻燃复合材料的着火时间（TTI）、热释放速率峰值（PHRR）、总热释放量（THR）、平均有效燃烧热（AEHC）、CO2释放量峰值等燃烧特性数值均下降，阻燃性能（LOI值、UL-94等级）提升，但弯曲强度、拉伸强度均稍有下降。综合考虑，认为较适宜三元协效复合阻燃剂添加量为5%（质量分数），此时，PC/ABS阻燃复合材料的LOI值为28.6%、UL-94等级为V-0级；相较于PC/ABS合金，PC/ABS阻燃复合材料的TTI、PHRR、THR、AEHC、CO2释放量峰值分别下降了27.27%、21.62%、22.10%、5.95%、25.97%，弯曲强度、拉伸强度分别下降了19.65%、13.26%。对三元协效复合阻燃剂的阻燃作用机制进行了初步探讨，认为TDP/ZnO/DOPO对PC/ABS合金的阻燃是DOPO的气相阻燃、TDP和ZnO的凝聚相阻燃两种作用机制协同作用的结果。
