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铁基非晶合金涂层以其较高的强度和硬度、出色的耐磨防腐性能等优势成为表面工程领域的研究热点之一。本文综述了铁基非晶合金涂层的制备、性能以及应用现状，归纳了非晶合金材料设计主要的原则规律以及典型铁基非晶合金涂层材料体系。重点讨论了热喷涂、冷喷涂、激光熔覆3种涂层制备技术，梳理了铁基非晶合金涂层的摩擦学性能和耐腐蚀性能方面的研究进展，同时围绕军事、医疗、工业等领域简述了铁基非晶合金涂层的应用情况。最后指出深入研究非晶形成、建立专用材料体系的同时与工作环境进行匹配、采用后处理或更高效的制备方式等是本领域未来研究工作的发展趋势。
高熵非晶合金结合了传统非晶合金的结构无序性与高熵合金的化学无序性，具有良好的热稳定性、磁学性能、耐腐蚀性以及生物相容性等，因此成为近年来的研究热点之一。本文首先介绍了高熵非晶合金的概念与起源，随后对其成分体系、制备方式以及各种性能做出总结，从材料体系与制备方式两方面分析了高熵非晶合金形成非晶结构的原因，并解析了高熵非晶合金具有良好力学性能、热稳定性以及耐腐蚀性的机理，最后展望了采用材料计算实现高通量的材料设计，重点探究材料的组合性能、涂层等新的制备方式，并且指出解决基础理论问题是促进该材料发展的重要前提。
在高熵合金中添加适量的Al，Cu原子可以显著提升合金的力学性能，但是关于Al，Cu原子对高熵合金耐腐蚀性能的研究报道较少。为揭示Al，Cu原子对高熵合金腐蚀行为的影响规律，本工作以具有优异力学性能的FeCoNi基中熵合金为研究对象，通过高熵合金成分设计经验公式设计了FCC单相Fe25Co25Ni25Al10Cu15（Al10Cu15）合金以及BCC+FCC双相Fe25Co25Ni25Al15Cu10（Al15Cu10）和Fe25Co25Ni25Al20Cu5（Al20Cu5）合金。XRD物相分析表明，随着Al含量的增加，FCC相占比逐渐降低，BCC占比逐渐提高，与理论计算结果一致。SEM微观组织和EDS分析表明，增加Al的添加量，减少Cu的添加量，晶粒的形貌由树枝晶（Al10Cu15，Al15Cu10）转变为等轴晶（Al20Cu5），枝晶间相的成分也会发生显著变化。Al10Cu15枝晶间的组织为富Cu的FCC相，Al15Cu10枝晶间的组织为富Al，Ni，Cu的BCC相，Al20Cu5晶界的组织为富Fe，Co的FCC相。动电位极化 （potentiodynamic polarization， PDP） 实验表明，Al含量较高的合金为两相结构，在长周期浸泡过程中容易发生电偶腐蚀，钝化膜的完整性易遭到破坏，导致合金的耐腐蚀性较差。电化学阻抗谱（electrochemical impedance spectroscopy， EIS）测试表明，随着浸泡时间的延长，Al添加量较高的合金反应电阻会出现显著的下降，与PDP分析结果一致。室温静态浸泡实验表明，与Al10Cu15合金相比，Al15Cu10与Al20Cu5合金在长时间的浸泡下，更容易发生电偶腐蚀。由此可得，过量添加Al原子诱发的第二相，会显著恶化材料的耐腐蚀性能。保证合金组织成分的均匀性，是提升材料耐腐蚀性能的有效手段。
为探究酸性盐雾腐蚀对铝氮化硼（Al-BN）涂层可磨耗行为的影响，开展了酸性盐雾腐蚀192 h前后大气等离子喷涂制备Al-BN涂层的组织结构、表面硬度、结合强度和可磨耗性能的对比研究。结果表明：经过酸性盐雾192 h腐蚀后，Al-BN涂层表面形成了由Al，Al2O3，NaCl，BN组成的厚度约为300~350 μm的腐蚀致密层。相较于腐蚀前涂层，该腐蚀致密层的平均硬度与平均结合强度方差增大，在刮削过程中部分弱结合部位易发生刮离，并黏附于对偶叶片摩擦面，造成Al-BN涂层的进给深度比（incursion depth ratio，IDR）值由酸性盐雾腐蚀前的（11.43±0.46）%转变为酸性盐雾腐蚀后的（-12.02±0.38）%，导致Al-BN涂层的可磨耗刮磨机制由塑性变形、黏着磨损混合形式转变为塑性变形、黏着磨损、刮离黏附混合机制，摩擦因数由腐蚀前0.34±0.02提升至0.55±0.03。由此可知，酸性盐雾腐蚀对Al-BN涂层的可磨耗性能造成了不利影响。
连续纤维增强树脂基复合材料因其密度低、力学性能优异被广泛应用于航空航天、汽车和船舶等工业领域，传统制造工艺因模具限制成本高昂且无法成型复杂零部件。增材制造设计自由度高、快速灵活等优点被认为是连续纤维增强复合材料未来生产的重要方向之一。目前连续纤维增强复合材料的增材制造技术发展仍处于起步阶段，本文系统综述了连续纤维增强树脂基复合材料的研究现状，概述了打印的装备、工艺、材料的研究进展，为连续纤维增强树脂基复合材料的打印平台搭建以及工程化应用提供了方向，重点分析了打印温度、打印速度和打印层厚等工艺参数对打印质量的影响，为连续纤维增强复合材料的智能增材制造提供参考，同时讨论了连续纤维的二维和三维的结构设计在轻量化制造方面的发展，如纤维路径铺设和结构拓扑优化，并对连续纤维增强复合材料增材制造的设备、材料、打印工艺和结构设计的研究发展趋势进行了总结和展望。
WC-Co硬质合金具有较高硬度、强度、耐磨性等性能而广泛应用于各种工业领域。相比于常规硬质合金，超细/纳米硬质合金的综合性能大大提升。制备超细/纳米硬质合金的关键在于抑制WC晶粒在烧结过程中的长大。本文从制备硬质合金的烧结方式和晶粒抑制剂两个方面探讨了抑制WC晶粒生长的关键因素及研究现状；介绍了常规烧结方式与快速烧结方式的优缺点；比较了不同烧结方式所制备硬质合金的晶粒尺寸与性能；介绍了其他增韧填料的抑制和增强作用、晶粒抑制剂的作用机理和复合晶粒抑制剂的优势。最后对制备超细/纳米硬质合金的快速烧结方式以及复合晶粒抑制剂提出了展望。快速烧结方式可以和计算机模拟相结合，促进快速烧结方式的广泛应用；复合晶粒抑制剂的种类、添加方式等需要进一步探索。
铷（Rb）作为一种具有独特物理化学性质的稀有碱金属，已在磁流体发电、铷原子钟、特种玻璃、医药等领域得到应用。随着国内外对铷和含铷材料研究的不断深入，其应用范围也在不断扩大与深化。本文综述了铷和含铷材料在光催化、光伏、发光、节能等领域的最新应用研究进展，重点探讨了提高含铷材料性能的方法，例如离子掺杂和复合材料制备策略，并指出尽管含铷材料在众多应用领域显示出巨大潜力，但许多应用仍处于研究阶段，未来的研究工作应着重于提高材料性能、产品稳定性和使用寿命，以及降低制备成本。
新兴的储能技术必须满足低成本、合理安全、自然资源丰富、能量密度高的要求。可充电镁硫（Mg-S）电池具有高能量密度、高安全性、成本低等优点。然而受自放电、快速容量损失、镁负极钝化和硫正极利用率低等问题的限制，其性能受到限制。本文综述近年来镁硫电池研究进展，重点介绍非亲核电解质、正极和负极的研究进展，总结能够促进可逆沉积和溶解镁离子的电解质，同时保持与硫正极和其他电池组件的兼容性。此外结合研究趋势对镁硫电池当前面临的挑战，即硫化物的溶解、扩散和Mg-S电池反应动力学缓慢等问题进行探讨以及结合未来的前景给出建议，如对MOFs掺杂不同元素、探究电池的反应机理等。
为实现经济的绿色、高效、低碳发展，研究具有更高蒸汽参数的700 ℃先进超超临界燃煤发电技术引起了世界各国的广泛关注。然而，随着蒸汽参数的提高和服役环境的恶化，传统的铁素体/马氏体耐热钢和奥氏体耐热钢已无法满足要求，需要考虑采用镍基合金。本文基于采用富氧燃烧技术的700 ℃先进超超临界燃煤锅炉的煤灰/烟气腐蚀环境，综述了镍基合金高温烟气腐蚀和煤灰腐蚀的研究进展，着重梳理了烟气中的CO2，H2O（g），SO2和煤灰中的硫酸盐对镍基合金热生长Cr2O3保护膜的影响。最后，指出煤灰中金属氧化物颗粒以及生物质燃烧产生的高温含Cl腐蚀性气体和KCl熔盐对镍基合金高温腐蚀行为的影响是未来的重点研究方向。
电弧增材制造铝合金材料微观组织调控以及耐腐蚀性是其工程应用过程中需要重点研究的问题。采用冷金属过渡（cold metal transfer，CMT）电弧增材制造技术制备5356铝合金堆积体，借助金相显微镜、X射线衍射仪、扫描电子显微镜以及显微硬度计等对其微观组织结构进行表征和硬度测试，并通过电化学工作站、慢应变速率应力腐蚀试验机等研究其耐腐蚀行为。结果表明：5356铝合金CMT电弧增材制造样件微观组织结构为α-Al基体+β（Al3Mg2）相，沉积层中晶粒为长径比≤2的柱状晶，β（Al3Mg2）相以弥散细小颗粒状为主，结合层晶粒为较细小的再结晶化等轴晶，β（Al3Mg2）相以大块不连续沿晶分布为主，晶粒内部细小颗粒状β（Al3Mg2）相分布较少，基体强化作用减弱。沉积层自腐蚀电流密度为结合层的23%，这主要与其内部β（Al3Mg2）相的含量以及形态有关。5356铝合金电弧增材制造样件慢应变速率应力腐蚀敏感指数为0.57，在硅油和3.5%NaCl介质中均断裂失效于结合层，这是由于结合层基体强度较低，且大块沿晶分布的β（Al3Mg2）相在硅油惰性介质中对基体有割裂作用，在3.5%NaCl腐蚀性介质中大块β（Al3Mg2）相优先溶解，试样在拉应力作用下加速沿晶腐蚀开裂。
基于响应面设计发现2195铝锂合金薄板单面搅拌摩擦焊接的最佳工艺参数，并发现当转速越高焊速越低时，焊接接头的抗拉强度越高。实验结果表明：单面搅拌摩擦焊接中，针长为板材厚度的2/3长度时，焊缝根部出现未焊接缺陷，焊接接头的断裂形式介于脆性与塑性断裂之间，接头抗拉强度较差。在单面焊接最佳工艺参数的基础下，双面搅拌摩擦焊接能克服单面焊接中存在于焊缝根部的未焊接缺陷。通过设置不同的刀具下压量，当搅拌头转速为1600 r/min，进给速度为150 mm/min，下压量为0.1 mm时，双面焊接能将焊接接头的抗拉强度提高约10%，焊接接头的伸长率提高10%。双面搅拌摩擦焊接中前进侧的材料流动明显，焊接接头的断裂形式为塑性断裂。在双面焊接中，由于坯料受到了二次搅拌和加热，焊接区的材料软化加剧。相较于单面焊接，双面焊接接头处的显微硬度进一步降低。
利用超声波辅助纳米强化等离子弧熔钎焊工艺成功实现了铝/铜异种金属的连接，并获得了形态良好的铝/铜搭接接头。使用SEM、EDS、XRD、拉伸实验和导电性能测试等方法，分析研究了超声波和SiO2纳米颗粒对搭接接头的宏观和微观形貌、组织结构、力学性能以及导电性能的影响。结果表明：在超声波和SiO2纳米颗粒耦合作用下得到的搭接接头，液态铝在铜表面的铺展和润湿效果更好，焊缝正面成形良好，接头主要由金属间化合物层区和Al-Cu共晶区组成，金属间化合物层的厚度明显减小，接头力学性能显著提高，采用了SiO2纳米颗粒和超声波的铝/铜接头的相对电导率为153.527%IACS，导电性能有所改善。
为了研究激光增材制造高温合金的静态再结晶行为及其对力学性能的影响。以固溶强化型镍基高温合金GH3536为研究对象，采用激光选区熔化（SLM）制备试块和试棒，对其在1175 ℃进行不同时间的固溶处理，基于EBSD分析研究其在热处理过程中的静态再结晶行为，探讨其对拉伸性能的影响。结果表明：沉积态组织以沿建造方向生长的柱状晶为主，具有〈001〉丝织构。1175 ℃保温1 h的再结晶分数为61.8%，孪晶是再结晶形核的主要方式，再结晶程度随着保温时间的延长逐渐提高。根据Avirami方程拟合得到再结晶动力学曲线，与实验结果匹配良好。静态再结晶可以显著减弱力学性能的各向异性。保温时间超过1 h之后，力学性能变化幅度较小。
AlCoCrFeNi2.1共晶高熵合金具有优异的力学性能，在氢储存和运输等领域有着较好的应用前景。采用电化学充氢的方法对合金表面进行充氢，对充氢（H-charged）和未充氢（H-free）试样进行拉伸实验，对比两者的断口形貌特征，研究氢致析出相演变对合金力学性能的影响。结果表明：与H-free试样相比，硫酸浓度为0.5 mol/L和1.0 mol/L充氢溶液试样的屈服强度分别降低14.60%和20.22%，抗拉强度分别降低15.50%和25.15%，且随着充氢溶液中氢离子浓度的增加力学性能进一步降低，断口近表层区域表现出更明显的脆性断裂特征。充氢后发生相变的析出相在断裂过程中留在BCC相表面，形成更高、更密的凸起结构，且相界处也发现区别于两相的结构。氢致纳米析出相演变导致合金整体力学性能降低。
开发具有高强和高导电、导热特性的铝合金，是实现铝合金材料在电气电子、散热工业应用的关键。针对这些需求，系统研究Al-Mg-Si-Fe合金中加入微量Eu对真空压铸制品组织和性能的影响。研究结果表明：添加0.05%~0.25%（质量分数，下同）Eu的合金变质效果呈先增强后减弱的变化规律，其中加入量为 0.15%合金时晶粒明显被细化，脆性（FeSiAl）共晶相和长板状共晶Si的析出被抑制，同时减少Mg在铝基体中固溶度，降低合金的晶格畸变，导致合金的力学性能、导电和导热性能同时获得改善。Al-Mg-Si-Fe-0.15Eu合金的导热系数为68.50 mm2/s，导电率为51.4%ICAS，抗拉强度为148 MPa，伸长率达到16.20%。与原始Al-Mg-Si-Fe铸态合金相比，导热系数增加12.50 mm2/s，导电率提高了1.4% ICAS，抗拉强度提高了20 MPa，伸长率增加了5.4%，合金拉伸断口形貌从准解理断裂变为韧性断裂特征。
基于天然纤维织物制备的柔性储能器件因其来源丰富、价格低廉和结构设计成熟可靠等优点而备受关注，但是天然纤维本体存在比表面积低、储能密度低等问题。本工作采用高温碳化、N，S-共掺杂、强碱刻蚀造孔调节孔容孔径与比表面积、浸渍负载电化学活性材料MXene等多步处理法对商用棉布进行处理，通过对材料化学组成、微观形貌、微孔结构、储能行为等展开研究，探索多步处理手段对材料的影响。结果表明，经过多步处理后的材料保持了较好的柔性特征，实现了N，S 元素共掺杂，同时改善了碳布材料的微观结构。碳布材料表面的平均孔径从36.44 nm减小至2.03 nm，其比表面积从1.78 m2/g增加到1043.37 m2/g，比表面积的增幅达到了58516%，总孔容也从0.0162 mL/g提高到了0.53 mL/g。经过复杂的处理，碳布材料取得了530.83 F/g的高比电容。但是本材料也存在倍率性能差、储能性能不稳定的问题亟需后续的工作改进。本工作为进一步改善柔性碳基材料的储能性能指明了方向并提供了技术和理论参考。
为解决Fe基MOFs（Fe-MOFs）在类芬顿反应中Fe3+/Fe2+氧化还原循环慢，材料界面电子转移速度低和Fe-MOFs中Fe3+的电子密度高的问题，基于氧化还原偶联反应的原理，采用一步溶剂热法合成了Fe-Cu双金属硝基功能化MOFs材料（NMIL-88B-Cu-1），对其进行表征分析，应用于非均相类芬顿反应降解水体中的刚果红（Congo red，CR），研究了不同材料、H2O2用量、pH、CR的浓度、干扰离子对CR降解的影响及材料稳定性与催化降解的机理。结论如下：Fe3+和Cu2+的摩尔分数均为50%时，能够在α-Fe2O3上组装形成六角棒状结构的介孔型NMIL-88B-Cu-1。在CR的浓度为10 mg/L，pH在3~7范围内，NMIL-88B-Cu-1使用量为0.1 g/L，H2O2浓度为0.5 mol/L时，反应15 min，能够实现对CR快速高效地降解，CR的降解率达98%，NMIL-88B-Cu-1对CR的降解速率分别是NO2-MIL-88B的1.95倍和MIL-88B的2.24倍。在循环4次实验后，CR的降解率达92%，Fe3+/Fe2+的含量比值仅降低了5%，且其晶型结构保持一致，证明了其具有较高的循环稳定性。体系中SO 和NO 不影响CR的降解，而Cl-和H2PO 抑制了CR的降解。机理分析表明，硝基功能化的材料中心Fe3+的电子密度低，Cu2+的引入构建了Fe-Cu双金属MOFs材料，通过Fe与Cu之间的氧化还原偶联反应和Fe-Cu的协同作用，有效促进了Fe2+形成，加速了NMIL-88B材料界面e-转移，产生的·OH能够将CR氧化降解为CO2和H2O等无机小分子物质。
采用混合熔盐法制备xTiB2/Al-5Cu-0.85Mn-0.35Mg-0.5Ag（x=0%，1%，3%，5%，质量分数，下同）复合材料，并进行单级时效和断续时效处理，研究不同热处理工艺对材料微观组织和力学性能的影响。结果表明：随着TiB2含量的增加，复合材料的硬度和强度均呈持续增加趋势，但伸长率逐渐下降。当 TiB2 含量为 3%时，单级时效处理（175 ℃/3 h）后，复合材料的屈服强度、抗拉强度、弹性模量和伸长率分别为465.1，496.8 MPa，78.9 GPa和4.8%，采用175 ℃/1.5 h+150 ℃/13.5 h 断续时效处理后，复合材料的屈服强度、抗拉强度和弹性模量分别提高至479.3，507.2 MPa 和 79.1 GPa，比单级时效处理分别提高了5.9%，2.1%和0.25%，伸长率下降至4.1%。二次时效温度显著影响时效沉淀相的析出序列，是材料性能得以大幅提高的主要原因，当二次时效温度为 100 ℃ 时，θ'-Al2Cu 相为主要时效强化相，二次时效温度为150 ℃时，Ω-Al2Cu相成为主要的时效强化相。
为进一步提升聚丙烯腈基碳纤维的力学性能和导电导热性能，以一种典型的高强高模M40J碳纤维为原材料，借助在线张力仪、XRD、密度梯度仪、力学测试和万用表研究了高强高模碳纤维高温牵伸特性以及高温塑化牵伸对碳纤维结构与性能的影响。通过分析碳纤维高温塑化牵伸的应力响应，发现当温度达到2200 ℃以上时，牵伸过程中纤维产生的应力基本没有变化，纤维发生了稳定的塑性形变，说明2200 ℃是M40J碳纤维塑化牵伸的转变温度。高温塑化牵伸促进了碳纤维石墨微晶尺寸（Lc，La ）的增长和取向程度的升高，并使得石墨微晶细长化。M40J碳纤维在2500 ℃施加6.0%塑性形变后，拉伸模量由368 GPa提高到503 GPa，拉伸强度保持良好，为4.49 GPa，碳纤维电阻率由11.26 μΩ·m降低至9.05 μΩ·m，热导率由63.60 W·m-1·K-1提高到100.73 W·m-1·K-1。
研究了静电纺聚醚酰亚胺（PEI）纳米纤维膜对真空辅助树脂灌注（VARI）成型碳纤维/环氧树脂（CF/EP）复合材料层间韧性和面内力学性能的影响规律及其内在微观机制。研究发现，PEI纳米纤维膜与环氧树脂浸渍性良好且不影响树脂流动，适用于灌注温度为70 ℃且灌注时间小于30 min的VARI成型工艺，在120 ℃的环氧树脂固化温度下6 min内完全溶解。PEI纳米纤维膜的引入可同时改善CF/EP复合材料的层间韧性和面内力学性能，15 g/m2的PEI纳米纤维膜可以使CF/EP 复合材料的Ⅰ型层间断裂韧度、Ⅱ型层间断裂韧度和层间剪切强度分别提升55.1%，65.4%和12.2%，20 g/m2的PEI纳米纤维膜使CF/EP复合材料的弯曲强度和模量分别提高了10.6%和9.3%，10 g/m2的PEI纳米纤维膜使压缩强度和压缩模量分别增加24.3%和18.9%。PEI纳米纤维膜通过原位溶解和环氧树脂固化诱导相分离，在CF/EP复合材料层间形成均匀分布的PEI/环氧树脂两相结构，提高了复合材料层间裂纹的扩展阻力和层间树脂基体的载荷转移能力，可能是复合材料层间韧性和面内力学性能得到改善的原因。
采用一种核壳粒子作为增韧剂制备新型中温固化胶膜（SY-59），研究核壳粒子增韧剂对中温固化胶膜的微观形貌、玻璃化转变温度（T g）、胶接性能、耐高温性能等性能的影响。实验结果表明，核壳粒子增韧剂的加入，可以使得胶膜的剪切强度和浮辊剥离强度显著提高，使其具有高强高韧的特点。核壳粒子增韧剂的最佳添加量为15 phr，对应胶膜的23 ℃剪切强度和23 ℃浮辊剥离强度分别可以达到40.5 MPa和10.6 kN·m-1。同时，与端羧基丁腈橡胶（CTBN）增韧剂相比，核壳粒子增韧剂加入中温固化树脂体系后胶膜的T g无明显变化，这使得其可以很好地解决橡胶增韧中温固化胶膜耐高温性能相对较差的问题，使胶膜具有耐高温的特点。对应胶膜的120 ℃和150 ℃剪切强度分别可以达到29.8 MPa和10.2 MPa。最后，还对SY-59胶膜的全面性能进行评价，结果表明SY-59胶膜具有优异的耐介质性能、耐环境性能、批次稳定性和贮存稳定性。
采用无皂乳液聚合法，用甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸（功能单体）、苯乙烯、甲基丙烯酸烯丙酯（交联剂）合成了羧基功能化聚甲基丙烯酸甲酯微球，通过丙烯酸用量对微球的形貌及羧基含量进行调控，对产物进行了SEM，FT-IR以及TG的表征。并系统的探究了产物对亚甲基蓝（MB）染料吸附性能的影响。结果表明，丙烯酸的用量为单体总物质的量的1/3时聚合物微球形貌均一，粒径为854 nm左右，且对MB染料具有良好的吸附效果。在303.15 K下，聚合物微球对MB染料的理论最大吸附量为177.69 mg·g-1。该吸附过程是一个自发的放热过程，吸附数据符合拟二阶动力学模型和Langmuir等温线模型。在经历5次吸附-再生循环之后，微球对MB染料仍保持了97%以上的吸附效率。
