本研究基于对第一性原理的基本理论与实验相结合，通过电子轨道杂化效应，共同导致总磁矩降低，通过观察态密度得知Cr的添加无论对奥氏体还是马氏体的稳定性都有一定的提高。同时，通过第一性原理模拟得知随Cr含量增加，居里温度（T_C）及马氏体相变温度有轻微下降趋势。且随着Cr的增加与奥氏体的稳定性成正比,且会增大磁化强度差，有利于磁驱马氏体相变。采用真空电弧熔炼炉制备了Ni₄₅Co₅Mn_37.5-xIn_12.5Cr_x（x=0、1、2at%）。研究发现，适量Cr（x=1）掺杂致使马氏体相变温度（T_M）下降；过量Cr（x=2）掺杂会使奥氏体与马氏体能量差（ΔE_M-A）有降低趋势。通过（DSC）得出Cr掺杂量从0at.%时T_M为376 K，而Cr掺杂量为1at.%时T_M为347 K对比未掺杂时降低了29K，且当Cr掺杂量为2at.%和3at.%时马氏体相变会产生不稳定状态。当掺杂3at.%的Cr时奥氏体的居里温度为368K，掺杂1at.%时奥氏体居里温度为384K。掺杂3at.%Cr对比掺杂1at.%时降低了16K，而对比于未掺杂Cr时390K的奥氏体居里温度降低了22K。可以看出Cr的掺杂会降低居里温度，与模拟相符。

利用固溶后缓冷与回溶热处理，系统考察了四种热处理工艺对一种镍基铸造高温合金的 γ′ 相、晶界形貌及650 ℃拉伸性能的影响。结果表明，缓冷工艺诱导合金晶界形成链状不规则 γ′ 相，促使平直晶界转变为弯曲晶界，显著改善材料的中温脆性，但晶内析出粗大花状 γ′ 相降低了屈服强度；较高温短时回溶工艺使合金缓冷形成的 γ′ 相完全溶解，弯曲晶界回复为平直晶界，再次表现出脆性特征；较低温长时回溶工艺实现合金 γ′ 相与晶界形貌的协同优化，既保留弯曲晶界以维持晶界强度，又将粗大花状 γ′ 相重塑为中尺寸近球状颗粒，进一步调整中温强度与塑性的平衡程度。本研究揭示了弯曲晶界对合金中温拉伸性能的改善作用，为镍基高温合金的热处理工艺优化提供了理论依据与技术参考。

NiTi合金以其独特的功能特性受到关注，激光粉末床熔融是当前增材制造NiTi合金零件的主流技术，但所得零件表面粗糙度通常过高而无法直接装配应用，且难以通过常规机加工改善。激光重熔是一种非接触式表面加工技术，能够改变材料的表面形貌和微观结构。本工作以激光重熔改善激光粉末床熔融NiTi合金的表面粗糙度、并明确其对合金力学性能和功能特性的影响为目标，基于实验建立激光重熔工艺参数关于表面粗糙度的回归方程，通过响应面优化求解得最优参数组合，测试了重熔处理前后合金的力学性能和超弹性差异，通过微观结构表征分析其机理。结果表明：激光重熔的最优参数组合是，离焦量175 mm、光斑直径0.1 mm、脉冲频率250 MHz、激光功率60.2 W、扫描速度1966.4 mm/s，重熔处理后合金表面粗糙度由8.04 μm降至0.763 μm，拉伸强度由588 MPa升至656 MPa，拉伸超弹性稳定可回复应变由2.1%增至2.8%。强度升高可归因于重熔处理面的晶粒细化，超弹性稳定性和可回复应变的提升则是晶粒细化和Ti2Ni相析出协同作用的结果。

表面增强拉曼光谱（SERS）技术凭借其超高灵敏度和分子指纹特异性，在生物医学、环境监测等领域成为关键分析工具，但传统金属基底（如胶体金/银）存在制备成本高昂、信号重现性差及生物相容性不足等局限性。二维材料（2DMs）作为新一代SERS基底，因其超平整表面、强荧光淬灭能力、可调电子结构及原子级厚度的层状结构等独特性质，正逐步突破传统金属基底的性能瓶颈。2DMs因表面丰富的悬键、缺陷位点及高活性面等优势实现了以化学增强机理（CM）为主导的增强路径，产生高达10²-10³的CM增强因子，可与电磁增强（EM）形成协同效应，同时保持优异的生物相容性和化学稳定性，为单分子检测、活体成像及界面催化反应原位监测提供了理想平台。本文综述了近年来国内外关于2DMs材料的机理研究和应用进展，归纳总结了2DMs材料的特点、SERS增强机理和调控方法，以及在农药残留检测、生物标志物检测等领域的相关成果，指出了目前研究存在的短板，并展望了未来的研究方向。

镁合金作为21世纪最具发展潜力的绿色环保型工程材料，因其低密度、高比强度以及优良的减震性能而备受关注。与此同时，增材制造（3D打印）作为一种新兴的先进成形技术，在实现高效成形与高性能构件制备方面展现出独特优势，尤其擅长成形复杂结构构件。镁合金增材制造技术在医疗植入物、航空航天部件及汽车轻量化等多个领域具有广阔的应用前景。本文重点围绕激光选区熔化、电弧增材制造及搅拌摩擦增材制造三类主流镁合金增材制造技术，系统梳理并分析了其在微观组织调控、力学性能提升与腐蚀行为研究等方面的国内外研究进展。最后，对三类技术的未来发展方向及关键技术创新趋势进行了展望。

钛合金因其高比强度、优异的耐腐蚀性和良好的热稳定性，被广泛应用于航空航天、能源装备和生物医疗等领域，其服役性能高度依赖显微组织及其演化规律。本文系统综述了高强韧钛合金在组织调控与力学性能优化方面的最新研究进展，重点聚焦α↔β相变、亚稳相转变以及多尺度组织演化机制。研究表明，不同组织形态在强度—韧性匹配中具有显著影响：纳米化组织能够显著提高屈服强度，而梯度和异质结构可使高周疲劳寿命提高数倍。本文进一步讨论了增材制造、热—力耦合加工以及亚稳相诱发塑性在突破传统强韧性折衷中的关键作用。此外，数据驱动与机器学习方法正在成为构建成分—组织—性能快速预测模型和实现智能化材料设计的重要途径。最后，从多场耦合下的组织演化机制、跨尺度模拟方法及大尺寸构件稳定制备等方面展望了未来研究重点。本文旨在为高性能钛合金的组织调控机理研究和工程应用提供系统梳理与发展方向。

硫化物固态电解质因其可与液态电解质媲美的室温离子电导率及优异的冷压成型能力，被视为构建高能量密度全固态锂电池的理想材料之一。然而，其与电极材料间存在的固-固界面相容性难题，已成为制约该体系走向商业化的核心瓶颈。本综述系统剖析了硫化物基全固态锂电池中存在的关键界面问题，包括界面物理接触失效、界面副反应、空间电荷层效应及锂枝晶生长，并揭示了这些问题在多尺度上的耦合机制。为应对这些挑战，本文分别从正极、电解质和负极三个方面，深入探讨了当前的界面优化策略与研究进展。最后，本文展望了未来界面研究的发展方向，指出通过多尺度、多维度的协同创新是实现高性能、高安全性硫化物全固态电池的关键。未来研究需致力于多物理场耦合机制的深入解析，并加强“材料-界面-结构”的跨尺度协同设计，以推动硫化物全固态电池最终实现从材料创新到工程应用的跨越。

现有铁基耐热材料中，奥氏体耐热钢具有优异的高温强度、抗蠕变性能以及良好的抗氧化性能，广泛应用于核反应堆、汽车发动机等高温结构部件。随着部件服役温度的升高对其材料的高温性能也提出了更高要求，奥氏体耐热不锈钢通过加入Nb、V、W等合金化元素实现固溶强化和沉淀强化，组织中形成MX相、M23C6相和Z相等析出相，提升合金的高温拉伸性能和蠕变性能；利用Cr、Al等元素增强合金的抗氧化性能。本文综述了奥氏体耐热钢的发展现状，从成分特征及元素作用、微观组织特征等方面分析了其对高温力学性能的影响，介绍了其高温拉伸性能、蠕变性能、抗氧化性能及影响因素，并对未来奥氏体耐热钢的研究方向进行了展望。

本文提出了基于热诱导相分离（Thermally induced phase separation, TIPS）制备聚乳酸（Polylactic acid, PLA）球形粉末的方法。控制PLA浓度和降温速率将溶液体系限定在亚稳区以成核-生长机制稳定相分离为球形液滴，研究了搅拌速率和自球化时间在伴随Ostwald熟化和液滴聚结作用下对粉末形貌、粒径等特性的影响。粉末休止角在28.37~39.95°之间，高流动性满足激光粉末床熔融（Laser powder bed fusion, LPBF）要求。增材制造PLA零件的拉伸强度可达36.87 MPa，弯曲强度可达52.51 MPa，极小曲面支架的压缩强度可达22.14 MPa。本研究证明了PLA粉末在LPBF工艺中具有优异的加工性，为推动LPBF成形PLA复杂构件的应用奠定了理论和技术基础。

镍基高温合金因其优异高温性能，广泛用于航空发动机燃烧室壳体等关键部件。K439B镍基合金是一种服役温度达800℃的新型高温材料，有进一步提升航空发动机性能的潜力，但铸造工艺难以满足薄壁复杂构件的高精度成型需求。本研究采用激光粉末床熔融技术（Laser powder bed fusion, LPBF），通过调整激光功率（140-220W）与扫描速度（600-1400mm/s），采用光学显微镜、扫描电镜、电子背散射衍射等表征技术，分析工艺参数对构件致密度和微观组织的影响。总结得到了LPBF技术制造K439B高温合金的加工窗口。在窗口内选择了两个参数加工样品并开展室温和800℃高温拉伸试验。结果显示，160W-1000mm/s（体积能量密度VED=66.67 J/mm³）工艺参数制备的样品组织中出现不规则孔隙与Ti-C碳化物，而220W-1200mm/s（VED=114.58 J/mm³）成型样品组织均匀无碳化物，且室温抗拉强度超过1GPa，断后延伸率达到了25%。但800℃环境下，所有LPBF构件均表现出脆性（断后延伸率约0.5%），主要因为LPBF过程快速冷却条件导致γ’强化相缺失及M23C6相析出弱化晶界。本研究为K439B合金LPBF成型的工程应用提供工艺依据与理论支撑。

镁空气电池以其理论能量密度高、安全性好、成本低和环境友好等突出优势，近年来受到广泛关注，但关于水系镁空气电池电解液的系统化综述仍相对匮乏。由于镁阳极在水系环境中易发生自腐蚀、放电产物堆积及严重块效应，导致阳极利用率低、工作电压偏低且波动明显，使电解液成为制约镁空气电池实际应用的关键因素。为此，本文系统梳理了水系镁空气电解液的基本特性与关键影响因素，重点从电解液体系选择、界面调控策略以及添加剂作用机制等方面展开综述。内容涵盖含氯与无氯近中性电解液的结构特点与适用性，无机、有机及复合添加剂的调控作用，以及阴离子在电解液/阳极界面中的协同影响。最后，对水系镁空气电解液的未来发展方向提出展望，包括界面调控机制的深化理解、电解液体系的绿色化设计以及基于机器学习的配方快速筛选等。本文旨在为高性能镁空气电池电解液的研究与应用提供参考。

固体氧化物燃料电池（SOFC）是一种绿色、高效的电化学能量转换装置。由于采用固态陶瓷作电解质材料，决定了其需要在600-1000℃的高温环境中进行工作。而高温环境会加速设备材料老化，造成电池性能衰减速率加快。而中低温SOFC技术可提高系统的启动速度，提高设备的耐用性，扩大设备选材范围。因此，发展中低温SOFC技术是实现其大规模商业化应用的必经之路。由于固体电解质中的电荷传输和氧交换反应都是热激活过程，因此，SOFC工作温度的降低会增大电解质的欧姆极化，并增大电极的极化损耗，进而影响电池的实际功率。近年来，针对中低温SOFC技术的研究，主要集中于优化电极、电解质材料的微观结构、化学组成等方面来进行改善。本文系统地总结了近年来SOFC电极、电解质关键材料向中低温化发展的研究进展，并对未来SOFC关键材料的设计和发展方向进行了展望。

环境障涂层（EBCs）是高性能航空发动机陶瓷基复合材料（CMCs）热端部件的关键防护技术，能够显著提高部件的服役稳定性与可靠性。本文采用大气等离子喷涂技术（APS）制备Si/Yb2Si2O7/Yb2SiO5三层结构EBCs，研究其在1350 ℃、循环水氧条件下的腐蚀行为和衰退机制。结果表明：热处理态涂层主要有由单斜结构的Yb2SiO5相和立方结构的Yb2O3相组成，纳米尺寸的Yb2O3相弥散分布在Yb2SiO5中。循环水氧腐蚀后Yb2SiO5涂层表面呈脊状结构并伴随一定数量的孔洞，腐蚀产物Yb2Si2O7含量随循环次数增加而增加。Yb2Si2O7的形成与干湿交替的腐蚀环境和Si(OH)4气态物质有关。Yb2SiO5涂层内部存在贯穿裂纹但终止于Yb2SiO5/Yb2Si2O7界面，Si粘结层氧化生成的SiO2薄膜整体与Yb2Si2O7中间层和Si粘结层结合良好。本文的三层EBCs体系在1350 ℃下具有优异的抗循环水氧腐蚀性能。

摘要：以Ni-20W二元合金为基础合金，通过Pandat热力学软件结合高通量实验方法设计了一种具有低熔点、低偏析、胞枝状特性的新型Ni-20W-20Cr异质籽晶。DSC结果表明，Ni-20W-20Cr异质籽晶固相线和液相线温度分别为1399.7 ℃和1419.1 ℃，结晶温度间隔为19.4℃，相比于传统籽晶，具有较窄的结晶温度间隔。此外，还统计了Ni-20W-20Cr异质籽晶的组织间距，结果表明其组织一次枝晶间距经历了先增大后减小的过程(111±8.37μm→116±4.77μm→125±6.41μm→105±3.65μm)，符合经典Hunt模型中平界面失稳后，胞晶首先随抽拉速率增加粗化，之后发生胞枝转变，枝晶再次随抽拉速率增加细化的规律。随后，基于界面失稳转变模型，计算了平界面失稳转变速率和胞枝转变速率。结果表明，实验中平界面失稳速率与模型匹配度较好，但实验中的胞枝转变速率高于模型，表明传统一次枝晶间距计算模型可能不适用于阶梯增速实验。同时，EDS结果表明Cr元素偏析于枝晶间，W元素偏析于枝晶干，Ni则较为平均。最后，通过以上结论，在20 μm/s条件下成功制备了具有胞枝状组织的Ni-20W-20Cr异质籽晶，并使用该籽晶成功多次制备了完好的单晶高温合金。 关键词：镍基单晶高温合金；异质籽晶；阶梯增速；一次枝晶间距；

同时具有光热-化学动力学治疗（PTT-CDT）功能的纳米材料在癌症治疗中具有很大的优势，但这种多功能纳米材料的设计和制备仍然具有挑战性。本文以墨鱼汁（M）为核心，在其外部生长一层CuO，成功构建了M@CuO复合多功能纳米材料。M@CuO复合材料呈球形，纳米粒径为128.2 nm，在近红外光（NIR）照射条件下具有良好的光热转换性能（η_T=47.6%）。此外，M@CuO在室温（25℃）时表现出良好的芬顿效应，且芬顿反应速率可通过光热效应进一步提高，相同条件下45℃时的芬顿反应速率是25℃时的2.3倍。在体外细胞实验中，M@CuO显示出良好的生物安全性，且在光热-化学动力学联合治疗效果下可以高效地杀死肿瘤细胞，为开发具有PTT-CDT联合治疗的多功能纳米材料提供了一种有效的策略。

本文旨在对比研究化学强化铝硅酸盐玻璃和锂铝硅酸盐玻璃在表面损伤后剩余强度的变化规律。通过自制的喷砂试验机对化学强化铝硅酸盐玻璃和锂铝硅酸盐玻璃分别预制了不同气压下的单颗粒喷砂损伤和多颗粒喷砂损伤，并对两种玻璃在喷砂损伤前的弯曲强度和喷砂损伤后的剩余强度进行了测试。结果表明，化学强化锂铝硅酸盐玻璃的压应力层深度显著大于化学强化铝硅酸盐玻璃；铝硅酸盐玻璃和锂铝硅酸盐玻璃在化学强化后压应力随玻璃厚度方向的变化规律不同，铝硅酸盐玻璃的压应力在40μm深度范围以内大于锂铝硅酸盐玻璃，当深度超过40μm，锂铝硅酸盐玻璃的压应力反而大于铝硅酸盐玻璃；喷砂损伤后，当损伤深度在40μm深度范围内，铝硅酸盐玻璃的剩余强度更大；当损伤深度进一步增大至40μm以上，锂铝硅酸盐玻璃的剩余强度更大；化学强化锂铝硅酸盐玻璃在表面损伤后的剩余强度方面相比铝硅酸盐玻璃有更大优势。

Fe-Mn-Al-Ni基形状记忆合金的临界马氏体相变应力对温度的依赖性极低，并且展现出了超宽温域的超弹性（-263~240 ℃）。因此，该类形状记忆合金在航空航天、空间探索、减振抗震等工况多变的环境下具有广阔的应用前景。本文对影响Fe-Mn-Al-Ni基形状记忆合金的超弹性的主要因素进行了回顾和展望。由于共格B2纳米相是Fe-Mn-Al-Ni基形状记忆合金马氏体相变由非热弹性转变为热弹性的核心。因此，首先探讨了共格B2纳米相调控Fe-Mn-Al-Ni基形状记忆合金马氏体相变的机制以及其尺寸调控的相关进展。Fe-Mn-Al-Ni基形状记忆合金的超弹性与晶粒尺寸呈正相关，所以单晶的制备是获得优良超弹性的前提。因此，综述了近年来Fe-Mn-Al-Ni基形状记忆合金的单晶生长研究。然后，总结了单晶Fe-Mn-Al-Ni基形状记忆合金的功能特性。最后，对Fe-Mn-Al-Ni基形状记忆合金未来的研究与发展方向进行了展望。