采用超声波辅助激光熔化沉积法制备SiCp/AlSi30复合材料, 研究SiC质量分数对铝基复合材料相组成、微观组织及力学性能的影响规律。当SiC的质量分数小于10%时, 液态铝合金与SiC颗粒之间未发生界面反应, 陶瓷颗粒保持原始的形态。当SiC的质量分数达到15%时, 部分SiC颗粒与熔融的铝合金反应形成了针状的Al4SiC4。SiC增强相的加入促进了硅相的非均匀形核, 导致初生硅尺寸的细化。由于高硬度增强相的加入和晶粒细化的共同作用, 质量分数10%碳化硅颗粒增强AlSi30复合材料的力学性能得到提高, 其显微硬度与未增强的AlSi30合金相比提高了25.3%。此外, 质量分数10% SiCp/AlSi30的摩擦因数和磨损率与超声波辅助激光熔化沉积法制备的纯AlSi30合金相比分别降低了19%和25%, 复合材料磨损性能得到提高。

与其他压电材料相比, 1-3型压电单晶复合材料具有优异的压电性能和更匹配的声学特性, 更有利于制备出性能优异的超声换能器。该文通过有限元软件COMSOL对复合材料的振动模态及阻抗特性进行了系统的研究, 同时采用皮秒激光制备了高频1-3型Pb(In1/2Nb1/2)O3-Pb(Mg1/3Nb2/3)O3-PbTiO3(PIN-PMN-PT)铁电单晶/环氧树脂复合材料,并进行了性能表征。该1-3复合材料机电耦合系数为0.65, 声阻抗为19.96 MRayls。该复合材料可用于制备高频超声换能器, 结果表明, 换能器中心频率为17.68 MHz, -6 dB带宽为84.38%, 插入损耗为-25.4 dB。

通过控制泥粉的含量测出不同亚甲蓝(MB)值, 研究不同MB值对机制砂混凝土力学性能的影响规律, 并分析孔隙结构特征与力学性能的关系, 引入灰色关联熵, 建立机制砂混凝土孔隙结构和孔径类别对抗压强度的关系模型。结果表明, 机制砂混凝土的工作性能随MB值增加逐渐变差。机制砂混凝土的抗压强度与劈裂抗拉强度随MB值增加均呈先增大后减小趋势, 28 d龄期MB值为1.10时强度最大, 此时机制砂混凝土的T2谱面积、孔隙度、束缚流体饱和度与100 nm以上有害孔占比均达最小值。自由流体饱和度与100 nm以下有害孔占比呈先增大后减小趋势, 在MB值为1.10时达最大值, 随后占比随MB值增大而减小, MB值为2.00时达最小值。通过引入灰熵关联度得出束缚流体饱和度和无害孔对抗压强度的关联度最大, 并在此基础上建立GM(1,3)模型, 7和28 d龄期的模型预测值和试验值的平均相对误差分别为0.47%和0.26%。

为解决地下结构侧墙等混凝土构件开裂渗漏问题, 选取了绿色经济型剑麻纤维-工程水泥基复合材料(ECC)取代混凝土提高构件的抗渗性能。根据正交试验进行方案设计得到剑麻纤维-ECC的最优配合比; 改进了实时吸水试验装置, 实现了持压荷载与水分传输的同步耦合过程; 对剑麻纤维-ECC开展了持压荷载下的毛细吸水性能试验, 分析了压应力水平(10%~40%)对剑麻纤维-ECC试件的破坏形态、累计吸水量及毛细吸水率的影响规律, 并与普通混凝土试件进行对比。结果表明: 在10%~40%压应力水平下, 随着压应力水平的提高, 剑麻纤维-ECC的毛细累计吸水量和平均吸水率均先减小后增大, 发生变化的压应力水平阈值为20%; 在10%~30%压应力水平下, 剑麻纤维-ECC的毛细累计吸水量及吸水率要明显小于同条件时的普通混凝土, 剑麻纤维-ECC能够更好地阻碍水分传输, 表明对压应力水平为10%~30%的结构而言, 剑麻纤维-ECC可明显改善抗渗效果。研究成果可为剑麻纤维-ECC在地下结构侧墙抗渗中的应用提供理论支持。

利用激光熔覆技术在42CrMo钢基体表面制备镍基碳化钨增强涂层, 通过添加松香酒精溶液、醋酸纤维素和丙酮的混合溶液以及水玻璃的水溶液三种不同的黏结剂, 研究在不同黏结剂下激光熔覆镍基碳化钨增强涂层的显微组织、元素组成、物相组成、显微硬度及耐磨性能。试验结果表明: 激光熔覆涂层的物相成分为γ-Ni(Fe)、Ni3Fe、WC、Cr23C6、Cr7C3; 在以松香酒精溶液为黏结剂时, 得到的涂层底部为胞晶和一些树枝状的枝晶, 组织分布较致密、均匀, 涂层中部多为一些树枝状的枝晶; 平均硬度为739.4 HV, 平均摩擦因数为0.53, 平均磨损量为14.07×10-3 mm3, 相较于基体分别减小了约13%和68.5%, 磨损形式为轻微的磨粒磨损和疲劳磨损, 提升了涂层的耐磨性能。

采用提拉法成功地生长了Sm³⁺掺杂CaDyAlO₄晶体，并对其可见光光学性能进行研究，利用Judd?Ofelt理论，得到强度参数、自发辐射概率及荧光分支比等重要的光谱性能参数。该晶体在353 nm处吸收峰最强，半高宽（FWHM）为13 nm，吸收截面为1.11×10^-20 cm²；在353 nm激发下，获得了500～650 nm的超宽带橙黄光发射，Dy³⁺离子和Sm³⁺离子的主要发射峰分别位于570 nm和620 nm处，发射截面分别为4.15×10^-20 cm²和4.03×10^-20 cm²。上述结果表明，Sm³⁺∶CaDyAlO₄晶体可能是500～650 nm橙黄色调谐激光器的一种有前景的增益材料。

铝合金由于其优良的物理化学性能，在工业生产中得到了广泛应用，但铝合金的高反射率和高热导率限制了激光加工技术在铝合金精密加工中的应用。采用控制变量法研究了铝合金单步法旋切打孔技术中的激光重复频率、扫描次数、扫描速度、进给次数对微孔出入口形貌和锥度的影响规律。针对铝合金单步法旋切打孔中存在的锥度大和出入口形貌差等问题，提出了三步法旋切打孔方法。结果表明，该方法可以有效地减小微孔的锥度，改善出入口形貌，减少孔口周围的飞溅物堆积。主要原因是该方法可以有效地促进打孔过程中熔渣和等离子体的排出，减少其对激光能量的扰动，提高了激光能量的稳定性和均匀性。