在膜技术研发中,黄土/粉煤灰基陶瓷膜支撑体能够较好满足水处理工艺的低成本材料开发和高附加值应用需求。采用扫描电镜（SEM）、X射线衍射（XRD）、热重分析（TG-DTG）等设备和方法,研究烧结温度、保温时间等烧结制度指标对支撑体宏观性能（水通量、抗折强度、酸碱腐蚀率等）和微观性能（微观断面、物相变化、热效应等）的影响。研究发现：1）烧结过程中,烧结温度的升高对支撑体的水通量呈负向影响,最低达到2 166.18 L·(m²·h·MPa);对抗折强度呈正向影响,最高达到50.03 MPa;烧结过程中形成了Mn₂AlO₄和Al₂(SiO₄)O等微观晶型,能够有效提高支撑体的力学性能。2）当烧结温度为1 050℃、保温时间为3 h时,支撑体的宏观形态较为平整,晶粒间形成颈部连结,水通量、抗折强度、酸碱腐蚀率等均维持在较高水平。

纤维增强树脂基复合材料在固化过程中受材料体系（如树脂类型与体积含量、纤维类型等）和固化制度（如固化设备、固化压力、固化升降温速率、固化模具类型等）的影响,会在宏观层面产生固化变形,影响复合材料制件的形面精度。提出基于宏观线收缩率的固化变形仿真预测方法,在材料体系和固化制度一定的条件下,对各理化变量进行常数化处理,归结为X、Y、Z三个方向长度变化量与固化前长度的比值。建立有限元仿真模型,预测对称铺层和非对称铺层C型试验件的固化变形结果,与实际扫描结果进行对比。结果表明：仿真预测结果最大相对误差为10.68%,平均相对误差为3.59%,预测精度能够满足工程实践的需要,极大降低了固化变形预测难度,能够对模具补偿形面设计、制件固化变形控制等起到切实的指导作用。

以疏水性白炭黑粒子、氟碳漆、丙酮等为原料,提出复合超疏水涂层制备方案,评估其应用于金属防腐蚀的可行性。通过控制原料质量比,将疏水性白炭黑粒子溶解于丙酮溶液,制备出白炭黑自组装分散液,作为表层;采用旋涂法,通过白炭黑提升氟碳漆本体的疏水性,作为底层。通过“表—底”结合的工艺设计理念,得到具有微纳粗糙结构的白炭黑—氟碳漆复合超疏水涂层。对涂层进行疏水性分析,表明白炭黑与丙酮溶液质量比为0.025、白炭黑与氟碳漆质量比为0.3时,复合涂层接触角可达152°,滚动角小于5°,体现了优异的超疏水效果。在室内环境下对钢板进行1年的大气自然暴露腐蚀对比实验,涂层表现出优秀的防腐蚀效果。对涂层的超疏水机理进行分析,表明该“表—底”结合设计可以阻止水液在金属表面的长时间停留与持久侵蚀,阻断了金属电化学腐蚀三要素（阳极、阴极与腐蚀介质）的相互作用,形成了金属防腐蚀的闭环效应。

对流固界面的耦合程度为增材制造技术带来的挑战进行报道。以流体柱体外围绕无限远各向同性固体模型为基准,在角频率—波数域建立流体满足的声波方程、固体满足的弹性波方程和流固耦合边界条件。引入流固耦合度这一概念,导出法向位移断续、法向应力断续、切向应力为零的流固界面不完全耦合边界条件,考察不同中心频率的单极子声源在模型中激发的频散特征和波形特征。流体柱体与硬性固体相耦合,降低了各阶模式的截止频率,压制了各阶模式的传播速度,法向位移耦合度或法向应力耦合度的增大,分别使得各阶模式更加远离或靠近流体柱体外围不存在硬性固体的情形;流体柱体与软性固体相耦合,频散波仅存在一个具有较低截止频率的0阶模式,法向位移耦合度或法向应力耦合度的减小,均使得0阶模式更加远离流体柱体外围不存在软性固体的情形,且截止频率持续降低直至消失,甚至可能导致0阶模式发生反转。法向应力耦合度为零时的复杂波串并非频散曲线中的某阶模式,而是某种其他非频散波。留存于流体柱体内的“滞能纵波”和近乎于流体柱体外围绕横向各向同性固体时的传播特性,是流体柱体与软性固体相耦合时产生的特殊数学物理现象。

以α—氧化铝为主要原料,采用挤出成型工艺制备支撑体,采用浸渍涂膜工艺制备水处理用陶瓷平板膜,探讨不同烧结温度对膜层性能的影响。研究表明：1）随着膜层烧结温度的增加,膜层表面的孔隙逐渐减少,膜层孔径逐渐变小,膜层与支撑体的结合强度逐渐增强;2）1 250℃烧结所得陶瓷平板膜性能最好,孔隙率为41.91%,抗压强度为17.96 MPa,耐酸碱性能良好,膜层结合强度良好,孔径分布均一,平均孔径为0.1 μm左右,孔径占比达80%以上。对氧化铝废水进行过滤实验,经陶瓷平板膜处理后,废水中杂质含量可降低至万分之0.3,浊度降低至0.11 NTU。

在汽车底盘结构中布置搭铁点,能够有效保证汽车满足电磁兼容等目标,但底盘防腐设计是难点。通过对现有常用搭铁结构的分析和试验,有针对性地优化设计了三种结构,采用测试样块进行循环动态腐蚀试验,通过测量涂层厚度验证防腐效果。经过三轮的迭代优化,最终得到结构为搭配带法兰面的工艺螺栓,螺纹孔开口处的凸台高度设计为2.2 mm,且符合底盘防腐要求。验证结果显示：起泡等级从B3提高到B0,腐蚀等级从Ri5提高到Ri0,平均涂层厚度从0.6 μm提高到54.8 μm,螺纹接缝处金属本体受覆盖保护的比率从50%提高到100%。对正式的副车架开展腐蚀试验验证,也满足防腐目标要求。经分析研判,导致搭铁结构在底盘环境中出现腐蚀的主要原因是镀锌层被酸洗破坏、结构压紧力不够,引发密封性不足、拆卸工艺螺栓/螺母时涂层被撕裂剥落,应在类似防腐设计中重视问题解决,强化底盘质量。

对Ti-3Al-4.5V-5Mo（TC16）钛合金丝材试样进行金相组织观察,开展试验考察固溶时效热处理对TC16钛合金丝材微观组织与力学性能（拉伸性能、冲击性能）的影响。研究发现：1）丝材经固溶热处理后,组织中存在大量初生α相、亚稳态β相、α″相,随着固溶温度升高,初生α相含量降低,直至完全消失,并形成更多α″相;经时效热处理后,丝材中出现β相转变组织,初生α相形貌与尺寸变化较小。2）在固溶条件下,丝材抗拉强度随着温度升高而降低,而塑性随着温度升高变化较小;经时效热处理后,丝材强度增大,塑性值减小,其中抗拉强度最大值为1 280 MPa,屈服强度最大值为1 182 MPa,断后延伸率最大值为25%,断面收缩率最大值为58%。3）在固溶条件下,丝材冲击韧性与冲击吸收功均随着温度升高而增大;经时效热处理后,冲击韧性与冲击吸收功均减小,其中最大冲击韧性为89 J/cm²,最大冲击吸收功为36 J。

以水稻秆为生物模板,结合溶胶—凝胶法制备仿生TiO₂,以亚甲基蓝的催化降解为目标,考察仿生TiO₂制备工艺优化策略及光催化活性。研究发现：当水稻秆粉末掺杂量为1.75 g,煅烧温度为500℃,煅烧时间为5 h,在太阳光下照射30 min时,亚甲基蓝的降解率高达93%以上。通过场发射扫描电镜带能谱仪、X射线衍射仪、X射线光电子能谱仪和紫外—可见分光光度计对仿生TiO₂样品进行表征,结果显示：1）仿生TiO₂复制了水稻秆多层片状立体结构,增大了比表面积,实现了N、P等元素的掺杂;2）仿生TiO₂形成了新的杂质能级,禁带宽度窄化了0.04 eV,光吸收边带发生红移,光催化性能进一步提升。

创新提出引入强氧化剂KMnO₄协同强氧化性无机酸对金刚石颗粒进行表面改性处理的液相氧化改性工艺。利用X射线光电子能谱（XPS）分析、傅里叶红外光谱（FT-IR）分析、X射线衍射（XRD）分析、扫描电子显微镜（SEM）分析,以及采用带荧光分子的琥珀酰亚胺酯对金刚石表面官能团的定量测定等手段,探讨氧化时间对金刚石颗粒氧化效果的影响,考察最优工艺参数下金刚石结构的变化。研究发现：1）经过液相氧化处理后的金刚石,基体结构以及表面形貌并没有显著变化,但是含氧量却有较为显著的提升,氧元素含量可由9.42%提高至11.87%,提升幅度可达25%左右;2）增多的氧元素极可能以羰基的形式存在于金刚石表面,新增羰基的量可达3.4×10¹³个·cm^-2。

为降低复合材料固化过程中的最大温度梯度和最大固化度梯度,提高复合材料结构件的成型质量,提出基于温度曲线优化的复合材料固化温度和固化度协同控制方法。构建复合材料固化过程分析模型,以AS4/3501-6复合材料平板结构为算例,验证模型精度;选取试验样本点,建立试验样本,对广义回归神经网络进行训练和测试,建立复合材料固化过程近似模型;采用灰色关联分析,结合响应曲面法,对近似模型进行优化,求取优化后的设计变量及最大温度梯度和最大固化度梯度响应。对优化结果进行分析表明：与原设计相比,优化后的最大温度梯度下降了54.93%,最大固化度梯度下降了13.27%,提出的协同控制方法在复合材料固化过程的多目标、非均匀优化中具有显著效果。

探讨利用溶胶凝胶法制备氧化铝纤维在热处理过程中的参数变化规律,通过热重分析、晶型分析、微观形貌分析,考察不同热处理温度、速率下纤维体积、重量、晶型的变化。研究发现：1）在550℃以下,纤维的质量及体积急剧收缩,收缩率高于85%;2）氧化铝纤维在800℃出现了弱γ-Al₂O₃晶相,随着温度的升高,γ相越来越强,在1 275℃时转变为莫来石（Mullite）相,在1 300℃时Mullite相变得更强;3）纤维的热处理速率对纤维的性能有较大的影响,在热处理过程中应选用较低的升温速率。

采用微波法,一步反应合成纤维锌矿结构的Cu₂ZnSnS₄（CZTS）纳米晶,探讨不同锡前驱体及反应条件对纤维锌矿CZTS纳米晶性能的影响。通过X射线衍射仪（XRD）和X射线荧光探针（XRF）分析晶体结构和元素成分;通过透射电子显微镜（TEM）和高分辨透射电子显微镜（HRTEM）分析晶体尺寸和形貌;通过紫外—可见分光光度计分析晶体的吸收光谱。研究发现：1）采用乙酸锡（Ⅱ）和SnCl₂·2H₂O两种锡前驱体可分别制得纤维锌矿CZTS纳米颗粒（米粒状）和纳米片（六边形）;2）CZTS纳米颗粒的结晶程度较好,且Cu:Zn:Sn:S元素比例非常接近理论比例2:1:1:4;3）CZTS纳米片的带隙宽度约为1.52 eV,非常接近太阳能电池的最佳带隙宽度。

采用熔融共混和注塑成型工艺制备玻纤（GF）增强尼龙66（PA66）复合材料,研究GF含量对复合材料力学性能和热变形性能的影响,优选出最佳的配比方案。研究表明：当GF含量由0%提高至30%时,复合材料的拉伸强度、弯曲强度、弯曲模量和冲击强度分别提高78%、71%、108%和260%,热变形温度提高到220℃;GF含量由30%继续提高时,复合材料性能提高不明显,且浮纤现象加剧,影响产品整体外观。综合考虑实际应用条件和生产成本,30%的GF含量为GF增强PA66复合材料的最佳配比方案。

以Ni60A合金粉末为熔覆材料,在Q235钢基体表面制备合金涂层,通过单因素对比实验法,考察激光功率对Ni60A合金熔覆层的组织形貌、显微硬度及耐磨性的影响。研究发现：1）在三种激光功率（2.5 kW、3 kW、3.5 kW）下,均能够形成无裂纹的涂层,组织以树枝晶为主;2）在小功率下,熔覆层中枝晶尺寸较小,平均显微硬度较大,平均摩擦系数较低,材料的耐磨性较高;3）在2.5 kW激光功率下,熔覆层最高硬度是基体硬度的4.6倍,摩擦系数较小,可以最为有效地提高低碳钢表面硬度及耐磨性。

激光清洗工艺是一种能够高效去除超塑钛合金表面氧化皮的工艺,在航空领域具有应用潜力。建立光洁覆盖率等清洗效果评定要素,设计实验方案,考察清洗模式、功率、速度、次数等要素对清洗效果的影响规律。研究发现：1）相比扫掠清洗模式,定点清洗模式能够较快地达到较高的光洁覆盖率;2）清洗功率、清洗速度越高,清洗效果越好,清洗次数可以一定程度上弥补清洗功率、清洗速度较低的影响,但会在超塑钛合金表面形成暗点、溶蚀等缺陷;3）过多次清洗同一位置会导致超塑钛合金表面宏观上产生浅黄色氧化色。模式、功率、速度、次数等要素会对超塑钛合金表面氧化皮清洗效果具有交叉影响,在实际推广应用时应加以权衡。

为了更好发挥铌钨合金基材的耐高温性能,促进其在航空航天姿态轨道控制发动机推力室中的应用,采用真空离子镀和多元素硅化处理工艺,在铌钨合金表面制备了多元素共渗硅化钼涂层。通过分析多元素共渗硅化钼涂层的成型过程和失效机理,明确其高温抗氧化机制,印证其应用具有可行性。研究发现：1）多元素共渗硅化过程依靠硅的气相扩散形成由表及里为粗大柱状晶MoSi₂、细小柱状晶NbSi₂、Nb₅Si₃的涂层组织;2）多元素共渗硅化钼涂层在高温下,能够形成具有自愈能力的SiO₂玻璃膜以隔绝氧气,其失效过程本质上是硅的消耗过程;3）在铌钨合金表面镀钼渗硅形成的MoSi₂→(Nb, Mo)Si₂→Nb₅Si₃结构涂层,其高温抗氧化寿命优于直接在钼基材表面形成MoSi₂涂层的情况。

在特殊气候环境下,使用纳米复合丁苯橡胶（SBR）材料对沥青材料进行改性,有助于减少夏热冬寒天气引起的沥青路面道路病害,延长沥青路面使用寿命。以塔河90#A级道路沥青作为基质沥青,掺入不同分量的纳米复合SBR改性剂,通过软化点、延度、针入度等指标,考察沥青耐高温、耐低温和抗老化能力的改进效果。研究发现：掺入纳米复合SBR改性剂后,纳米复合SBR改性沥青的高温稳定性、低温抗裂性和抗老化能力均有增强。当掺量为4%时,沥青路面耐高温特性和抗老化能力最好;当掺量为1%时,沥青路面耐低温特性最好。

石墨烯热导率高达5 300 W/(m·K),比表面积高达2 630 m²/g,热力学性能优异。在工业计算机散热中,制作石墨烯喷涂散热器：通过改进的Hummer法,以及重氮化、高温还原等工艺手段,制备了石墨烯前驱体材料（RGO）;通过机械混合,使树脂材料得以改性,制备了高导热石墨烯复合材料;采用喷塑工艺,将石墨烯复合材料喷涂到散热器表面,得到了石墨烯喷涂散热器。以HPC300数控系统工业计算机作为测试平台,开展石墨烯喷涂散热器测试,对比阳极氧化散热器、传统铝挤散热器散热效果,评估了应用效果。测试结果表明：1）石墨烯喷涂散热器的散热性能与传统铝挤散热器相比提高了18.7%,与阳极氧化散热器相比提高了9.6%;2）石墨烯喷涂工艺的喷涂可控性更高,能够更好地满足静电设计要求;3）在相同散热设计要求下,石墨烯喷涂散热器更加轻量化、小型化,适合在高频振动环境下工作,具有更高的安全性。

采用平均粒径10 μm和5 μm的氧化铝粉为主要原料,通过颗粒级配,制备出孔径分布较窄的陶瓷支撑体,并研究颗粒级配对陶瓷支撑体相关性能的影响。研究表明：随着5 μm氧化铝粉比重增大,陶瓷支撑体孔隙率减小,抗压强度增大,平均孔径减小,气体通量减小;当10 μm氧化铝粉与5 μm氧化铝粉质量比为1:1时,所得陶瓷支撑体孔径分布最窄,孔隙率为43.5%,抗压强度为25.8 MPa,平均孔径为0.6 μm,气体通量为21.9 m³/（m²·h）（△P=0.1 bar）。

高炉煤气余压透平发电装置（TRT）在运行过程中,叶根密封部位易发生严重腐蚀。采样市售密封胶进行调研,初步筛选出可施工时间为0.25~0.5 h、固化时间大于1 h、耐饱和NH₄Cl腐蚀的硅橡胶涂料,通过理化性能、耐腐蚀性和实际附着性测定,对涂料进行适用性评价。研究发现：1）理化性能方面,涂料的表干时间为40 min,实干时间为100 min;湿膜厚度为215 μm,干膜厚度为146 μm;涂料的不挥发物含量为97%（质量分数）和85%（体积分数）;涂料固化后,涂层的柔韧性较好;2）耐腐蚀性方面,将涂料制备成拉伸剪切试样,在100℃的饱和NH₄Cl溶液中浸泡30 d后,拉伸剪切试板上硅橡胶涂层的颜色未发生改变,涂层与搭接试板的破坏方式均为附着破坏,拉伸剪切强度由1.13 MPa轻微下降至1.09 MPa;3）实际附着性方面,将涂料涂敷于叶根和榫槽之间,室温固化后将叶根从榫槽中推出,涂层对叶根和榫槽的覆盖率大于80%,可以对金属基材起到较好的保护作用。研究表明, 选用的硅橡胶涂料满足TRT的工况要求,可以用作叶根的防腐涂料。

奥氏体不锈钢船体结构的焊接变形和残余应力会造成腐蚀开裂等风险。采用MSC.MARC非线性有限元分析软件开展热弹塑性研究,基于5种船体结构典型焊接接头,在不同规格试板、多种热输入下,研究焊接变形和残余应力。研究发现：1）试板内焊接变形和残余应力的大小和分布受热输入量影响显著,典型接头焊接应力随热输入增加而有增大趋势。对接T型接头的横向应力和纵向应力峰值对热输入量增加更为敏感,最大增幅可达37.8%;Mises应力在角接T型接头内增加更为显著,最大增幅可达11.6%。2）典型接头的焊接变形随热输入量增加则显示不同的变化趋势,对接接头总变形量随热输入量增加而增大;角接T型接头则随总变形量随热输入量增加而减小。研究结论：在奥氏体不锈钢船体结构建造中,关注接焊时热输入量的控制,可避免焊后出现过大的焊接变形和残余应力。

针对航空航天装备轻量化需求,基于某过渡舱壳体铸件研制,进行Mg-Y4-Nd2-Gd1系高性能耐热镁合金铸造工艺研究。开展了熔炼、铸造、热处理等工艺技术方案分析,提出收缩率等参数的设计原则,进行铸造成型模拟。根据模拟结果,分析、明确铸件缺陷成因,提出将浇注系统改为3°锥形、适当提高充型速度等优化措施;提出了优化指标,进行二次模拟,其结果表明优化措施及铸造方案改进效果良好。将优化方案应用于生产验证,铸件合格率达到75%,实现了以下目标：1）常温下抗拉强度达到300 MPa,延伸率达到3%;2）250℃下抗拉强度达到230 MPa,延伸率达到5%。为高性能耐热镁合金铸件批量化生产奠定了基础。

FGH97合金在高温下具有优良的综合力学性能,但其长期受到高温和应力作用后,仍可能发生疲劳断裂。以某FGH97合金涡轮盘为研究对象,设计FGH97合金高温氧化试验,模拟高温氧化过程;以FGH97合金中Ti、Cr的氧化占据比例为分析要素,推导出该FGH97合金涡轮盘破裂失效时的工作温度。研究发现：1）当温度低于800℃时,FGH97合金中Ti的氧化占据优势;当温度高于800℃时,Cr的氧化占据主导作用。2）该FGH97合金涡轮盘的最高服役温度约为1 000℃,在此温度下2 h内,源区组织γ'相未见粘接长大、回熔及二次析出等过热过烧现象。

通过固体吸附剂捕集CO₂,是CO₂捕集和封存技术中最为有效的手段之一。以粉煤灰和矿渣为原料,通过碱激发剂、发泡剂、稳泡剂制备出具有发达孔隙结构的固废基地聚合物复合多孔材料。采用正交试验对复合多孔材料配比进行优选,制备出抗压强度达到15.395 N,CO₂吸附量为156.28 cm³/g的地聚合物复合多孔颗粒。在优选方案的基础上,将13X分子筛、4A分子筛、斜发沸石三种不同类型沸石添加到地聚合物基质中,制备出沸石—地聚合物复合多孔材料。添加沸石后,抗压强度有所降低,但比表面积和孔体积均提高,CO₂吸附性能明显改善。其中,添加13X沸石后性能最优,CO₂吸附量达到602.43 cm³/g,较未添加沸石的复合多孔材料的CO₂吸附能力提高了约3.2倍。

以Mo/Al/B₂O₃/金刚石粉体为热爆反应体系,在金刚石颗粒表面形成镀覆涂层,采用X射线衍射（XRD）研究热爆反应产物和金刚石颗粒的物相组成,采用扫描电镜（SEM）观察金刚石颗粒表面的显微形貌。研究发现：热爆反应产物易于粉碎,易于将金刚石颗粒与结合剂分离;随着金刚石含量的增加,试样膨胀逐渐加剧,在高纯Ar气保护下,基体会形成以MoAlB为主相的材料;热爆反应会在金刚石表面形成由Al、Mo₂C、Al₂O₃和AlMo₃组成的多元涂层,涂层由大量平均粒径为2 μm的晶粒组成。总体而言,当金刚石含量较低（10%和20%）时,产物中金刚石颗粒表面镀覆良好。

以15-5PH不锈钢试样为研究对象,首先实施不锈钢热浸镀铝工艺,再利用聚四氟乙烯（PTFE）进行铝合金硬质阳极氧化处理,考察不同实验条件下所得阳极氧化膜的表面性能。研究发现：依照热震测试方法（GB/T 5270—2005）对试样反复加热、激冷,热浸镀铝层和阳极氧化膜都与基体结合牢固,具有较好的结合强度;硅含量6%、热浸镀铝温度630℃、热浸镀铝时间2 min可作为理想的不锈钢热浸镀铝工艺参数,可得到15 μm厚度的热浸镀铝层;添加PTFE纳米乳化液进行硬质阳极氧化,所得PTFE-A1₂O₃氧化膜相比普通A1₂O₃氧化膜具有更好的化学稳定性和热稳定性;当PTFE纳米乳化液含量为25%时,PTFE-A1₂O₃氧化膜自润滑性最好。

塑料瓦使用寿命的研究和监测是促进水电站水轮发电机组巨型化、智能化发展的关键议题。以单层粉和双层粉弹性金属塑料瓦作为研究对象,从表观形貌、摩擦磨损性能、力学性能、绝缘性能等方面对比研究二者的差异。研究发现,单层粉和双层粉复合材料都具有良好的摩擦磨损性能和绝缘性能,相比单层粉复合材料而言,双层粉复合材料的弯曲疲劳性能提高约40%,塑料层脱落剪切强度提高20%以上,钎焊层脱落剪切强度提高约5%;通过观察双层粉弹性金属塑料瓦工作层和结合层的颜色变化,可有效判定轴瓦寿命是否终止。在双层粉弹性金属塑料瓦的基础上加装传感器,形成智能推力瓦,应用于洪家渡水电站1#机组,数月以来运行状态良好,表明其可以在水轮发电机组中推广应用。

为科学、精准和快速鉴别钻石,增强钻石鉴定技术体系完备性,利用宝石显微镜、偏光镜、荧光灯、红外光谱仪及紫外—可见光光纤光谱仪等专业鉴定仪器或设备,开展实验设计,对天然钻石及其相似品进行检测和比对研究。研究发现：1）天然钻石和HTHP合成钻石的刻面棱线锋利、硬度高,净度级别和颜色各不相同;合成立方氧化锆和合成碳化硅刻面棱线圆滑、硬度较低,且合成碳化硅可见刻面棱线重影。2）偏光镜下天然钻石、HTHP合成钻石和合成立方氧化锆呈均质体的光性特征,而合成碳化硅反之。3）红外光谱和紫外—可见光光纤光谱显示天然钻石的特征吸收峰与其相似品截然不同。采用多种仪器、设备和方法对钻石及其相似品进行测试,可达到相互验证的效果,得到准确可靠的钻石鉴定结论。

传统的g-C₃N₄光催化材料存在光生电子和空穴复合率高、可见光利用率低、量子效率低、比表面积小和内阻大等问题,光催化性能不佳。采用煅烧、水热反应等一系列方法,以g-C₃N₄纳米片为基底,将不同含量的CdS与g-C₃N₄纳米片复合,通过上转换作用和异质结的构建,制备得到具有不同配比CdS/g-C₃N₄光催化复合材料。采用扫描电子显微镜（SEM）、X 射线衍射（XRD）、紫外可见分光光度计、BET等表征仪器或方法,对光催化复合材料的组成、微观形貌、比表面积以及光催化性质进行考察,并将罗丹明B视为污染物,对可见光下的降解性能进行分析。研究发现,7% CdS/g-C₃N₄光催化复合材料对罗丹明B的降解性能明显优于5% CdS/g-C₃N₄光催化复合材料和纯g-C₃N₄纳米片。研究结果表明,上转换作用、异质结构建等机制可切实起到降低光生电子和空穴复合率、提高可见光利用率,从而提高材料光催化速率的作用。

从色度、酸值、抗乳化性、旋转氧弹值、漆膜倾向指数（MPC值）、沉淀物（油泥与正戊烷不溶物）等指标出发,以某电厂新涡轮机油及运行涡轮机油为样品,开展开口杯老化试验、红外光谱试验,研判涡轮机油抗氧化性能和氧化安定性的相关性,明确氧化安定性评价指标。研究发现：抗氧化性能各项指标与油品老化时间和油品氧化程度均呈现出一定的正相关性;旋转氧弹值和漆膜倾向指数应与《电力用油名词术语》DL/T 419—2015中提及的酸值和沉淀物连同作为涡轮机油氧化安定性的主要评价指标;油品老化后产生的析出性油泥含有羰基化合物及酯基化合物,应在油品氧化初期阶段及时去除油泥等沉淀物,以避免老化产物的积累及大分子油泥的产生。

煤灰颗粒冲刷、黑水汽化引起的腐蚀等对黑水角阀服役寿命具有不利影响。采用等离子堆焊工艺方法,在黑水角阀F22材质密封件表面堆焊Co112硬质合金,考察堆焊层数对显微组织、元素分布和维氏硬度的影响。研究发现：1）第二次堆焊在第一次堆焊基础上施加了一次热处理,共晶成分占比高于第一堆焊层,树枝晶组织被细化,交界处有明显的组织转变区;2）熔合线附近处有柱状组织,以Cr元素为主,堆焊两层后,第一堆焊层Cr元素含量提高;3）相较于堆焊一层,堆焊两层的显微硬度平均值提高11.6%,最大值提高8.1%。进一步分析得知：第二次堆焊起到了固溶强化、细晶强化等作用,堆焊“第二韧劲”对第一堆焊层的性能起到了改善作用,使得黑水角阀更好满足服役要求。

润滑脂的性能是确保钢丝绳使用寿命的关键。对七种常见的钢丝绳润滑脂的理化特性进行探究,测定七种润滑脂的灰分、残碳、水分、比重、粘度、防水性、抗氧化性、抗腐蚀性等理化指标,辅以图表法、观察法等手段,对比润滑脂的质量与功能。研究发现：1）从成分测定结果看,杂质少、不易结块的润滑脂为KL-90、KL-70、XT-70,不易积碳的润滑脂为CH-1、IRIS655、A19-200,低温流动性最好的润滑脂为XT-70;2）从物理性质测定结果看,七种润滑脂在流动性和防水性方面差异不大,适用温度宽度大的润滑脂为KL-90;3）从化学性质测定结果看,抗氧化性、抗腐蚀性最好的润滑脂均为IRIS655。分析了不同润滑脂理化指标之间的内在关联,明确了各种润滑脂在不同环境下的适用性。

创新提出采用共沉淀法制备石榴石结构锂离子电池无机固态电解质--铝镁双掺杂锂镧锆氧（Li_6.4Al_0.2La₃Zr_2-0.5xMg_xO₁₂）。利用热重分析（TG）、差示扫描量热仪（DSC）、X射线衍射（XRD）分析试样前驱体在加热过程中的组成和相变,考察最佳烧结温度、烧结时间以及镁掺杂量x,并延伸分析锂离子导电性与温度之间的依赖性。研究发现：1）烧结温度达到630℃时可形成锂镧锆氧;2）最佳烧结温度是1 100℃,最佳烧结时间是6 h;3）当镁掺杂量x为0.1时,制备的Li_6.4Al_0.2La₃Zr_1.95Mg_0.1O₁₂在室温25℃下的离子电导率为1.93×10^-4 S/cm,活化能为0.271 eV。制备得到了具有最完整立方晶体结构、最少杂质相、最大致密度、最小界面电阻、最高离子电导率和最光滑完整表面形貌的铝镁双掺杂锂镧锆氧。

SnS₂因理论储锂容量高,被认为是锂离子电池颇具应用潜力的负极材料之一,但其循环稳定性和倍率性能差。通过原位限域溶剂热法制备了SnS₂ NPs@MXene,即SnS₂纳米颗粒/MXene复合材料,其中SnS₂纳米颗粒均匀地嵌在MXene层间,呈三明治结构。SnS₂ NPs夹在MXene层间有利于抑制MXene的堆垛,同时缓解SnS₂ NPs的体积应变;当用作锂离子电池负极时,SnS₂ NPs@MXene复合电极表现出高可逆容量、强倍率性能和大电流下的长期循环稳定性：在0.1 A·g^-1的电流密度下循环200圈后,可逆容量为931 mAh·g^-1;在5 A·g^-1的电流密度下,可逆容量高达566.5 mAh·g^-1;在2 A·g^-1的电流密度下循环2 000圈后,可逆容量保持在646 mAh·g^-1。具有重要意义的是,合成SnS₂纳米颗粒/MXene复合材料的方法同样适用于其他二维层状金属硫化物纳米粒子/MXene复合材料,也适用于二维层状金属硫化物纳米粒子/二维材料的合成。

在“多种耗能机制共同耗能”理论的基础上,使用形状记忆合金（Shape Memory Alloys,SMA）材料对摩擦阻尼器进行改良设计,研发出一种新型SMA-摩擦复合阻尼器（SMA-Friction Compound Damper,SFCD）。阐述了SFCD的构造及工作原理,制作了试验试件,通过单轴拉压循环试验研究了其在循环荷载作用下不同位移幅值、加载速率下阻尼器的力学性能,对未安装和安装有SFCD的八层钢框架结构进行了时程分析。研究发现：1）SFCD在单轴拉压循环荷载作用下有很强的位移相关性,单位循环耗能可由位移幅值为3 mm时的41 159.0 N·mm增大至12 mm时的217 241.2 N·mm;2）SFCD能够将SMA的高耗能特性与传统摩擦耗能形式相结合,在不同加载速率下,阻尼器的耗能变化幅度仅为4.0%,受加载速率干扰较小,具有稳定的滞回性能和良好的耗能性能;3）SFCD对结构整体位移及残余位移起到的控制要好于速度及加速度,在所选地震波下对钢框架结构首层、顶层的位移控制均达到55%以上,减震率最大值达到70.26%。总体而言,大震作用下,SFCD的应用可实现显著的减震效果。

以某ZL114A异型薄壁支架铸件为研究对象,开展铸造工艺研究。提出保障ZL114A合金铸件内部质量需遵循的原则,并据此提出涵盖浇注系统设计、冷铁布局、仿真模拟、砂型3D打印、金属熔炼和浇注参数设计的铸造工艺流程。利用Novacast软件对铸件充型和浇注过程进行仿真模拟,表明末端冷铁的设计与摆放有利于铸件实现顺序凝固原则,可以有效减少疏松缺陷的产生。同时,通过控制熔炼过程的合金成分、增加晶粒细化剂以及氩气精炼等手段,可有效提高合金液的品质。确定了差压浇注过程的工艺参数,并通过X射线无损检测验证得知铸件满足航空行业标准《铝合金铸件规范》（HB 963-2005）中的Ⅰ类铸件标准,达到了成品内部质量要求。

齿轮钢是用于加工制造齿轮的钢材,齿轮钢中的夹杂物级别是影响齿轮寿命的关键因素。以20CrMnTiH齿轮钢为研究对象,形成囊括铁水预处理、转炉冶炼、LF精炼、真空脱气（VD）、方坯连铸等工艺流程的控制体系。一是将转炉终点温度从1 660℃调整至1 620℃,将终点碳含量从0.03%调整至0.08%,使得钢中氧含量从0.092%降低至0.034%;二是优化精炼渣系,将氧化钙含量由62%~66%调整至55%~60%,将三氧化二铝含量由25%~31%调整至32%~36%,将二氧化硅含量由6%~10%调整至4%~9%;三是在真空脱气工序中,将真空时间由12 min延长至18 min,促进氢、氧等元素的去除;四是在方坯连铸过程中,采取保护浇铸措施,避免钢水与空气接触,避免因二次氧化而产生夹杂物。试制结果表明： A类细系夹杂物由2.0级降低至1.0级、粗系夹杂物由1.0级降低至0.5级;D类细系夹杂物由1.5级降低至1.0级、粗系夹杂物由1.0级降低至0.5级。成品能够满足高质量品种要求。

以ZM6镁合金厚大柱状铸件为研究对象,围绕铸件结构特点和技术质量要求,研究铸件的研制工艺。针对凝固顺序控制,将差压铸造与重力铸造技术相结合,开展数值模拟优化比选,在立筒中间位置包围厚度为20 mm的冷铁,增大铸件自下而上的温度梯度,缩短铸件凝固结晶时间;针对阻燃设计,将涂料中滑石粉、硫磺、硼酸的质量比由8:1:1调整为6:2:2,以及引入近液相线浇注,实现有效阻燃。研制结果：ZM6镁合金厚大柱状铸件的力学性能、内部质量均满足HB7780-2005中Ⅱ类铸件要求技术指标。