在Na2O-K2O-MgO-CaO-Al2O3-SiO2系陶瓷釉中，通过引入2%~7% (质量分数)的Nb2O5，制备出蓝、青色的非晶光子结构色釉。采用紫外-可见反射光谱、Fourier变换红外光谱、扫描电子显微镜、透射电子显微镜等研究Nb2O5加入量对釉色、分相结构及元素分布的影响，并揭示其对非晶光子结构色的调控机制。结果表明：随着Nb2O5加入量的增多，釉中[NbO4]四面体转变为[NbO6]八面体，其作为网络修饰体存在于釉中，使得高温下釉熔体的黏度降低，分相液滴长大。并且，富集于分相液滴中的Nb元素提高了其与基相的相对折射率差，促使非晶光子结构色的波长向长波方向移动，釉色由蓝色向青色发展。

采用高温熔制法制备了1种CaO-MgO-Al2O3-SiO2非晶陶瓷材料，利用高速破碎技术和等离子喷涂技术在45号钢基体上制备得到钙镁铝硅酸盐陶瓷涂层。对块状陶瓷和涂层的物相组成、显微硬度和微观形貌进行了分析，通过拉伸实验测试了涂层的结合强度。通过盐溶液浸泡腐蚀实验研究了涂层的耐腐蚀性能和腐蚀机理。结果表明：钙镁铝硅酸盐陶瓷涂层的孔隙率为7.93%±3.27%，无明显层状结构，涂层显微硬度值为6.63 GPa，与块体材料相比仅降低了3.89%，非孔隙区域具有类块体陶瓷材料的显微结构和力学性能；涂层结合强度为(16.25±2.11)?偆bMPa，断裂发生在涂层与金属过渡层的界面处，与等离子喷涂其它陶瓷涂层的结合性能相当；通过1 000?偆bh的浸泡腐蚀实验得到涂层试样的腐蚀速率为0.102 6?偆bg瘙
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簚h-1，与基体试样相比降低了12.3倍，具有良好的耐腐蚀性能；分析腐蚀截面形貌发现，涂层的致密结构对腐蚀起机械隔绝作用，堆积在涂层孔隙与裂纹表面的腐蚀产物的溶解速率与腐蚀液渗至基体的速率达到平衡，减缓了腐蚀的发生。

为扩大流速传感器的测量范围并降低功耗, 制造并测试了一种基于自加热非晶锗薄膜热电阻的MEMS流速传感器, 它是由嵌入氮化硅薄膜的四个非晶锗热敏电阻和一对环境测温补偿电阻组成。四个非晶锗热电阻同时作为自加热热源和测温元件, 相互连接以形成惠斯通电桥。给出了MEMS工艺流程, 微加工制造了尺寸为8.9mm×5.6mm×0.4mm的流速传感器芯片。搭建了低流速和高流速气流通道实验装置, 对传感器的惠斯通电桥施加50μA的恒定电流(CCA), 实现了0~50m/s范围内的流速测量。结果表明, 传感器在低流速(0~2m/s)时的灵敏度约为81.6mV/(m/s), 在高流速(2~50m/s)时的灵敏度约为51.9mV/(m/s), 最大功耗仅约为1.03mW。

利用DSC-TG、XRD、IR、Raman和NMR等测试手段, 研究了不同煅烧温度(650、700、750、800、850 ℃)下低品位黏土物相和结构的变化。结果表明: 低品位黏土主要由高结晶度的石英组成, 并含有少量晶化程度较低的多硅白云母、高岭石、伊利石、方解石、黄铁矿和微斜长石。650~850 ℃高温煅烧后, 高岭石和伊利石分解为非晶的SiO2和Al2O3, 部分石英转变为无定形的SiO2; 低品位黏土矿物中的吸附水和结构水分解, 铝氧八面体逐渐转变为铝氧四面体, 石英中Si-O-Si的近程有序结构也受到了一定程度的破坏。

非晶碳材料随着其内部sp3杂化键成分的不断增加, 展现出更加优异的力学、光学和热学性质。高压作为一种极端物理条件, 可以有效促进材料中碳原子由sp2向sp3发生成键转变。本文介绍了近年来高压下新型超硬非晶碳材料合成与研究中取得的一些成果和进展, 主要利用富勒烯、玻璃碳等碳前驱体, 研究其在高压、高温高压以及剪切应变下制备超硬非晶碳, 及其结构转变机理。这些结果深化了对共价非晶材料微观结构转变以及其结构与性能之间关联的认识, 基于此, 对未来极端条件下超硬sp3非晶碳材料的合成做出了展望。

为了优化非晶合金与晶体金属的激光焊接工艺, 运用最大平均功率300 W脉冲红外激光焊接锆基非晶合金Zr57Nb5Cu15.4Ni12.6Al10与440、304、17-4PH不锈钢。采用材料分析手段和力学测试方法对实验焊接接头的材料微观组织、成分组成以及力学性能进行了表征, 取得了合适的激光偏移量焊接工艺参数、焊接接头微观组织特性数据及其力学性能数据。结果表明, 激光焦点往不锈钢侧偏移0.2 mm~0.3 mm可以使焊接熔化均匀并有效提高抗弯强度, 通过合适的焊接工艺使非晶合金与17-4PH接头抗弯强度达339 MPa; 非晶合金与3种不锈钢的激光焊接接头主要分为熔化混合区与热影响区, 熔化混合区中发现了呈树枝状与颗粒状的结晶组织, 焊后通过低温退火可使抗弯强度提升14%~48%。此研究结果对扩大锆基非晶合金在各个领域的应用具有指导意义。

采用化学气相沉积法制备具有优异力学性能的含氢四面体非晶碳膜有望满足工业应用的要求。通过自主设计的等离子体增强化学气相沉积实验系统制备含氢四面体非晶碳膜, 并对其微观结构与力学性能进行研究。随着偏压从-200 V增加到-500 V, 薄膜硬度和弹性模量先增加后减少, 最大达到34.0 GPa和282.0 GPa。压应力随着偏压的变化表现出相同的变化趋势。与传统等离子体增强化学气相沉积方法相比, 自主设计的等离子体增强化学气相沉积系统制备的碳膜硬度和弹性模量明显提升, 碳膜sp3含量(摩尔分数)超过62.3%, 制备出的碳膜具有典型的含氢四面体非晶碳膜特征, 而非含氢碳膜, 主要是由于水冷射频双螺旋电极与平板电极结合增强了粒子的轰击和离化率, 提高了薄膜sp3含量。这为在工业中应用制备高硬度和弹性模量的含氢四面体非晶碳膜提供了可能。

分别采用脉冲宽度为100 ns、3 ps激光对厚度为80 μm的Zr-21Cu-4Al-1Ti（ZT1）非晶合金进行切割试验，研究激光加工非晶合金的适应性。结果表明：纳秒激光加工的热效应明显，加工区域存在重铸、裂纹、飞溅等典型的热致缺陷，并且在外侧形成了较大范围的晶化区域，晶化区域的材料表面具有独特的纹理和颜色。皮秒激光可实现近“冷”加工，加工区域呈现非热熔性去除形貌，无重铸、裂纹、飞溅等热致缺陷，并且未发现晶化。在大气环境、多脉冲、高能量密度等条件下，纳秒、皮秒激光的加工区域均出现了不同程度的氧化。前者发生在整个热影响区表面，后者只发生在激光辐照区域。