高温煤焦油沥青是人造炭材料的优质原料。 为了获得高品质人造炭材料, 必须对原料沥青进行净化处理, 使得净化沥青具有合理的分子量分布、 较高芳香缩合度和适宜的脂肪族侧链结构, 炭化后才能生成易于石墨化的趋于规整的碳微晶结构。 分别以中温沥青和热聚合改性沥青为原料, 采用两种净化分离处理方法, 得到四种净化沥青(RP-1, RP-2, RP-3和RP-4)。 以四种净化沥青的傅里叶变换红外光谱数据为基础, 结合分峰拟合数学方法, 准确获得了净化沥青的芳香性指数（Iar）、 支链化指数（CH3/CH2）、 OH官能团的存在形式及分布情况和其他基础官能团含量。 由分析研究结果可知, 四种净化沥青均具有较大的芳香缩合度。 RP-3芳香性指数高达0.90, 芳香缩合度最高。 RP-4支链化指数仅为0.07, 脂肪族侧链数量较多、 碳链较长。 四种净化沥青中OH官能团存在形式有明显不同。 研究结果将为人造炭/石墨材料的原料优选提供理论支持。

采用XRD和Raman光谱分析技术, 结合分峰拟合的数学方法, 对不同生产厂家的三种煤系针状焦Coke-N, Coke-H, Coke-P进行了研究。 由XRD分析结果计算出了三种针状焦的石墨化度、 晶体结构类型以及晶粒尺寸（La和Lc）, 通过对XRD的分峰拟合处理, 得出了三种针状焦中趋于规整结构的碳微晶含量（Ig）。 通过对样品的XRD分析可知, Coke-N和Coke-P的石墨化程度及Lc相接近, 并且明显大于Coke-H; La之间的关系为: Coke-N＞Coke-P＞Coke-H。 通过Raman光谱结合分峰拟合的数学方法对样品进行了定量分析。 研究结果表明, 三种针状焦在拉曼位移1 000～2 000 cm-1处有5个一阶谱拟合峰（G, D1, D2, D3, D4）。 对样品的拉曼一阶谱拟合后所得出的每个拟合峰面积进行计算, 可以用来定量分析三种针状焦中碳微晶结构的分布情况。 由IG/IAll, ID1/IG, ID2/IG, ID3/IG, ID4/IG的计算可知, Coke-N和Coke-P的微晶结构比Coke-H的微晶结构更规整。 在Coke-N中理想石墨碳微晶所占比例为033, 而Coke-H和Coke-P分别为0086和0311。 另外, Coke-H在三个样品中的无定形碳比例明显大于另外两个样品。 Raman光谱分析结果与XRD的分析结果相吻合。 由此可以看出, 采用XRD和拉曼光谱分析技术可以从微观层面判定宏观质量不同的煤系针状焦差异的实质。

通过结合Gologanu-Leblond-Devaux(GLD)微观损伤模型与Mori-Tanaka(M-T)均匀化方法，建立颗粒增强复合涂层材料损伤破坏的分析模型。将激光熔覆复合涂层制备过程中产生的微气孔、微裂纹等缺陷作为损伤模型的初始孔洞，通过数值模拟分析孔洞形状、尺寸、分布、颗粒密度以及颗粒损伤等对复合涂层拉伸应力应变曲线以及断裂韧性的影响。另外，将模型分析与前期的激光熔覆H13-TiC复合涂层单轴拉伸实验进行比较。结果显示，应力应变曲线理论预测与实验结果基本吻合，最大拉伸断裂应变则在一定的误差范围内。