针对激光干涉法高强度聚焦超声（HIFU）声压测量中干涉系统带宽解算依赖线性声场条件，导致解算结果与实际有较大差异的问题，首先通过理论分析，建立了HIFU声压测量中干涉信号的数理模型；针对非线性声场条件下干涉信号无法进行函数展开的情况，利用数值仿真的方法对干涉信号的频域进行分析；通过对比具有相同声压峰峰值和基频的线性和非线性声场条件下的干涉信号频谱，发现了非线性声场对激光干涉信号带宽的展宽作用，证明了现有线性声场条件下干涉系统带宽的估算方法不适用于HIFU声压测量；利用实测HIFU声压数据，通过仿真分析，发现在非线性声场条件下，激光干涉系统带宽随被测声压峰峰值呈二次方规律变化，而不是线性声场条件下的线性变化规律。

为优化制造工艺和提高生产效率，针对航天固体火箭发动机壳体用30Cr3超高强度钢进行激光焊接特性研究。在焊接过程中通过对匙孔和熔池的高速摄影进行实时观察，发现在所选激光功率范围内存在三种不同的焊接熔透模式，包括匙孔未穿透型熔透模式、匙孔临界穿透型熔透模式和匙孔稳定穿透型熔透模式。采用激光测振仪对熔池表面的波动幅度进行了定量测量，并讨论了不同熔透模式下焊接过程的动态稳定性。基于熔透模式的划分，分析了匙孔动态行为与焊接接头组织和力学性能之间的关系。结果表明，在匙孔临界穿透型熔透模式下焊缝组织晶粒大小不均且接头塑、韧性较差。比较三种焊接熔透模式，发现匙孔稳定穿透型熔透模式有助于获得致密、均匀且杂质少的焊缝组织，焊接接头具备最高的断后伸长率（22.8%）和最大的冲击吸收功（14.36 J）。

作为再回收铝过程中产生的废渣, 二次铝灰具有明显的化学反应性和有毒、有害物质浸出等危险性特征。为了解决制铝行业中产生的二次铝灰堆存处置问题, 以二次铝灰为原料, 通过水洗、圆盘造粒, 再经1 200~1 400 ℃热处理, 制备了高强度陶粒。运用X射线衍射仪和扫描电子显微镜对不同热处理温度下陶粒试样的物相组成和微观形貌进行分析, 并对材料堆积密度、表观密度、孔隙率以及筒压强度进行了测试。结果表明: 随着热处理温度升高, 陶粒内部结构逐渐致密化, 堆积密度、表观密度及筒压强度均随之增大; 其中, 1 400 ℃热处理后, 陶粒的主要物相为刚玉和镁铝尖晶石, 其表观密度和体积密度分别为1.82 g/cm3和1.81 g/cm3, 筒压强度可达25.7 MPa, 属于高强度陶粒。

拍瓦激光装置在粒子加速、二次粒子源产生、惯性约束聚变和放射治疗等特定研究领域体现出重大应用价值。截止2020年，全球范围超过100台超快超强拍瓦激光装置已经建成和正在建设中。为了更好地推进超快激光科学及应用的发展，充分向科研人员开放这些大型激光装置的使用权限并提供技术支持，拍瓦激光装置按照地域被划分在不同的运营组织进行管理，主要分布在北美、欧洲和亚洲等地区。将以世界上强激光科教组织机构为线索，对紧凑型拍瓦级高强度短脉冲激光装置的技术路线、激光参数和相关技术的最新情况展开综述。

高强度玻璃是航空航天、信息电子和装备制造等领域重要的视窗材料。为保证玻璃能够在苛刻环境条件下正常使用, 需要不断提高玻璃力学强度、硬度和抗冲击性能, 因此高强度玻璃的研究备受关注。目前高强度玻璃的研究主要聚焦于: (1)探究不同体系高强度玻璃材料组分-结构-性能之间的关系, 以及掺杂玻璃的性能变化情况; (2)开发高强度玻璃新型强化方法, 研究适用于不同高强度玻璃体系的物理强化和化学强化工艺等。本文综述了氧化物对不同体系玻璃的网络结构和力学强度的影响, 基于不同玻璃体系和化学组成, 分析比较了掺杂玻璃力学性能的演变特点, 总结了国内外高强度玻璃组分设计研究进展, 为高强度玻璃材料的科学研究和发展提供参考。

该文利用k-Wave对高强度聚焦(HIFU)超声在多层组织中的焦点偏移现象进行了仿真及理论研究, 分析了不同变量在非线性情况下对高强度聚焦超声穿过多层组织达到肝脏组织中形成的焦点位置的影响。研究发现, 在换能器参数相同条件下, 多层组织的存在将导致焦点明显向换能器方向偏移, 其聚焦位置相对于水域中焦点位置相差达到2.6 mm; 肌肉厚度的增加将导致焦点向靠近换能器方向移动, 脂肪厚度的增加将导致焦点向远离换能器方向移动。对于不同F数(F数表示换能器曲率半径与开口直径之比)的换能器, 焦点位置的变化相对较小, 这说明本研究的焦点偏移现象及结论对于不同的换能器有普适性, 可为高强度聚焦超声精准高效治疗提供参考依据。

超窄间隙激光填丝焊(Ultra-narrow gap laser welding,Ultra-NGLW)是一种先进的厚贝氏体钢焊接技术。通过数值模拟和X射线衍射法,分析了超窄间隙激光填丝焊接头残余应力的分布和变化,结果表明:在不同厚度(20 ,50 ,70 mm)的超窄间隙激光填丝焊接头的表面,残余应力均呈“W”形分布。利用微型剪切试验,分析了显微组织对接头残余应力的影响:熔合线处形成的马氏体脆硬组织使接头形成了“软-硬-软”的夹心组织,导致接头的应力分布与一般的焊接接头不同,而多层填丝焊的特殊工艺导致接头中间层的应力增加。

同步提升陶瓷材料强度及损伤容限是陶瓷发展的核心问题。一百多年前预应力技术大幅提高混凝土和玻璃的弯曲强度, 并在世界上广泛应用以来, 预应力增强陶瓷材料的设计就成为一个百年梦想。本文总结了增强陶瓷的国内外研究进展, 并提出了全新的高强度高损伤容限复合陶瓷的预应力设计及模型, 通过优化表面预应力设计, 在陶瓷构件表面能够形成一层高度压缩应力, 从而阻止裂纹扩展, 并抵消外加拉应力, 达到提高陶瓷的强度及损伤容限的目的。这种预应力设计理论和规程可应用到结构陶瓷、建筑陶瓷和日用陶瓷等不同领域, 具有明显的通用性和广泛性, 且简单、经济, 不受构件尺寸和形状的限制, 因此极具应用前景。

采用电极感应气雾化方法制备新型高强度双相钢粉末。设计了以雾化压力、熔炼功率和气体加热温度为变量的正交试验方案, 在不同条件下制备得到高强度双相钢粉末。利用扫描电镜(SEM)、激光粒度分析仪、氮氧分析仪和霍尔流速计对不同条件下所获粉末进行测试分析, 得到了雾化压力、熔炼功率和气体加热温度对粉末的表面形貌、球形度、粒度分布、氧氮含量和流动性的影响规律。结果表明优化工艺下制备的高强度双相钢粉末综合质量良好。最优工艺下粉末氧含量约44 ppm, 氮含量约655 ppm, 粉末平均粒径不超过100 μm, 粉末流动性优于14 s/50 g。利用该粉末在2 205双相不锈钢基体表面进行激光增材试验, 所制备的熔覆体材料沿扫描方向的抗拉强度约910 MPa, 延伸率约30%, 横截面维氏显微硬度为300 HV～360 HV。