全面、 准确表征钢中非金属夹杂物特征, 有利于发现和认识新夹杂物, 也是实现非金属夹杂物的调控和钢材质量提升的前提。 分别采用扫描电镜-能谱、 拉曼光谱、 高分辨率透射电镜和微区X射线衍射等检测方法, 结合夹杂物电解萃取技术和图像分析技术, 表征了锆脱氧钢中非金属夹杂物形貌、 尺寸、 数量、 分布、 成分、 晶体结构等特征参数, 对比分析了四种夹杂物表征方法的优缺点。 结果表明, 采用SEM-EDS方法分析锆脱氧钢中夹杂物主要由Zr、 O和少量Al元素组成。 基于锆氧化物和铝氧化物的化学计量关系, 分析得出夹杂物由94% ZrO2和6% Al2O3组成。 统计锆脱氧钢中夹杂物尺寸分布, 夹杂物的平均尺寸为0.62 μm, 0.7～0.8 μm范围内夹杂物数量最多。 采用SEM结合电解萃取夹杂物技术, 可以观察到钢中非金属夹杂物的三维形貌。 采用EDS方法可以逐一定性分析夹杂物中元素组成和元素分布情况, 结合夹杂物的化学计量关系, 可以定量分析具有单一价态夹杂物的成分。 但是, 对于价态种类较多和价态不明的非金属夹杂物, 仅采用EDS方法不能准确分析得出夹杂物的物相和成分。 采用拉曼光谱结合电解萃取夹杂物技术, 检测到锆脱氧钢中存在单斜相二氧化锆。 通过TEM衍射花样标定及能谱分析单个夹杂物, 检测到有单斜相的二氧化锆。 采用微区X射线衍射法结合电解萃取夹杂物技术, 检测到单斜相与四方相的二氧化锆, 并得到了二氧化锆夹杂物的晶格参数。 此三种方法均未检测到含铝物相。 拉曼光谱分析法、 透射电子显微镜、 微区X射线衍射法均能够定性分析电解萃取后夹杂物物相和成分, 但是对于含量较低物相, 三种方法无法准确表征。 透射电子显微镜、 微区X射线衍射法均能够表征夹杂物晶体结构、 晶格参数。 透射电子显微镜和扫描电镜只能逐一表征各个夹杂物。 微区X射线衍射法和拉曼光谱分析法能够表征检测区域内所有夹杂物物相, 是具有统计意义的夹杂物表征方法。 因此, 采用扫描电镜-能谱分析结合微区X射线衍射分析可以较为全面、 准确表征夹杂物特征。

赞比亚祖母绿在国内珠宝市场占有重要地位, 具有极高的经济价值, 为丰富该产地祖母绿的溯源信息, 采用常规宝石鉴定仪器, 结合激光拉曼光谱仪、 激光剥蚀电感耦合等离子体质谱仪、 傅里叶变换红外光谱仪、 紫外-可见-近红外光谱仪等测试分析方法, 对赞比亚Kagem矿场所产的祖母绿进行综合测试, 旨在研究Kagem祖母绿的宝石学、 化学成分和谱学特征, 为识别该产地祖母绿特征以及产地溯源提供实际有效的方法。 研究结果表明: 赞比亚Kagem祖母绿样品的颜色呈绿色-蓝绿色, 折射率约为1.580～1.595, 略高于其他产地； 具有弱-中等强度的二色性, 颜色呈蓝绿/黄绿色； 在查尔斯滤色镜下颜色不发生变化； 在长波和短波紫外荧光灯下荧光呈惰性。 放大观察, 可见样品内部含有丰富的固相包裹体, 气液两相包裹体多呈椭圆状或扁条状, 气体体积约占整个包裹体的1/3。 激光拉曼光谱测试显示, 样品中的管状包体为阳起石, 黑褐色金属矿物为磁铁矿, 黑色不规则包体为碳质包体, 柱状包体为钠长石。 化学成分最能凸显赞比亚Kagem祖母绿的产地特征, 与其他产地相比, Kagem祖母绿的致色元素表现为富Cr贫V, 化学成分特征为高Fe、 高Mg和高碱金属元素。 分析红外光谱可知, 该产地祖母绿中Ⅰ型水的特征吸收峰主要在7 268和7 140 cm-1处, Ⅱ型水的特征吸收峰主要在7 075、 6 840、 5 340、 5 205和1 619 cm-1处, Ⅱ型水的红外吸收峰整体强于Ⅰ型水, 表明Ⅱ型水的相对占比大于Ⅰ型水, 这一特征可与贫碱结构水类型的祖母绿产地相区分。 祖母绿的紫外-可见-近红外吸收光谱主要由Cr3+、 Fe2+和Fe3+的吸收峰构成, 吸收峰的峰位和吸收强度在不同方向上略有差异。

为实现螺纹螺距的高效测量与合理评定，在分析现有机器视觉螺纹螺距测量方法的基础上，提出了一种基于面积法求解螺纹螺距的测量与评定方法。首先对螺纹图像进行旋转矫正，然后以螺纹轴截面上牙廓区域投影面积等几何关系，获取螺纹中径点，再使用最小二乘法拟合中径线，最后结合包容原则获得被测螺纹螺距。以螺纹塞规为对象进行对比实验，数据表明: 面积法与接触式综合测量仪、工具显微镜所测螺距平均值相当，标准差0.9μm略大于综合测量仪所测螺距的标准差0.6μm,但远小于工具显微镜所测螺距的标准差9.6μm; 测量效率上面积法是综合测量仪的1.9倍，是工具显微镜的2.5倍。

夹塞与介质的交界面并非总是完美界面,即位移应力在边界上并非是连续且相等的,入射P波在不完美界面发生的动态响应与在完美界面的动态响应有所差别。为了研究平面P波在具有不完美界面夹塞上的动应力响应情况,引入弹簧模型作为不完美界面模型,该界面模型假定为厚度无穷小且无惯性的弹性粘结层。利用波函数展开法计算平面P波入射时不完美界面周边的动应力集中因子。分析了弹簧模型的重要参数弹簧刚度对动应力集中因子的影响。计算结果表明：弹簧刚度对低波数时的动态响应有明显影响,而随着波数的增大这种影响会逐渐减弱,同时在高波数时能观察到共振散射现象。采用常见的地震波子波—雷克子波作为瞬态扰动波形,基于稳态结果利用Fourier变换得到瞬态波入射时不同弹簧刚度条件下的瞬态响应。瞬态DSCF变化情况与稳态条件下相似,但是幅值有所增加。另外,雷克子波的主频与瞬态DSCF成负相关。

作为第三代半导体材料的典型代表，碳化硅因具备宽的带隙、高的热导率、高的击穿电场以及大的电子迁移速率等性能优势，被认为是制作高温、高频、高功率以及高压器件的理想材料之一，可有效突破传统硅基功率半导体器件的物理极限，并被誉为带动“新能源革命”的绿色能源器件。作为制造功率器件的核心材料，碳化硅单晶衬底的生长是关键，尤其是单一4HSiC晶型制备。各晶型体结构之间有着良好的结晶学相容性和接近的形成自由能，导致所生长的碳化硅晶体容易形成多型夹杂缺陷并严重影响器件性能。为此，本文首先概述了物理气相传输（PVT）法制备碳化硅晶体的基本原理、生长过程以及存在的问题，然后针对多型夹杂缺陷的产生给出了可能的诱导因素并对相关机理进行解释，进一步介绍了常见的碳化硅晶型结构鉴别方式，最后对碳化硅晶体研究作出展望。

将 Ti-46Al-8Nb合金置于 BaZrO3/Al2O3复合模壳中, 在氩气气氛下, 于 1 650℃分别保温不同时间。通过使用光学显微镜、扫描电子显微镜、 X射线衍射仪及电感耦合等离子体发射光谱仪等分析了复合模壳与合金熔体接触后的界面形貌及合金中耐火材料元素的溶解量, 研究了模壳与熔体间界面反应。结果表明: 分别保温 30、60 min和 120 min后, 模壳面层受熔体侵蚀并持续发生溶解反应, 侵蚀层厚度分别为 1 510、2 476 μm和 3 574 μm, 侵蚀机理符合扩散型溶解机制控制的动力学模型。合金中 O、Zr、Y和 Si含量及显微硬度均随保温时间增加而增加。凝固后合金表面形成附着层并有新相形成, 其物相为 BaAl2O4和 Y4Al2O9, 合金基体生成 (Ti, Zr)5(Si, Al)3和 Y4Al2O9 2种夹杂物, 其含量随保温时间增加而增加。

太赫兹技术的不断发展和在各个领域的进一步应用, 对碲化锌 (ZnTe)电光晶体提出越来越高的要求。采用 Te溶剂法生长碲化锌晶体, 可以有效降低晶体的生长温度, 但不可避免的会引入 Te夹杂相, 进而影响其结晶质量。本工作提出利用 Zn气氛等温退火和梯度退火 2种方法, 在不同退火温度下成功消除了 ZnTe晶体内部尺寸小于 10 μm的 Te夹杂相, 发现夹杂相去除效率与退火温度和梯度密切相关。经过 650℃, 100 h的梯度退火后, Te夹杂相去除效率可达 83%。Zn气氛退火后, 晶体内部出现 VTe-Tei复合缺陷, 表明退火中存在扩散导致的缺陷反应, 对晶体的结晶质量和光学性能产生影响。通过对退火前后晶体的 X射线摇摆曲线衍射峰的研究, 发现去除 Te夹杂后晶体结晶质量总体提高, 证明 Te夹杂相是左右 ZnTe晶体结晶质量的主要结构缺陷。

采用传统布里奇曼法生长碲锌镉晶体, 在配料过程中添加适当过量的 Cd, 并在晶体生长结束阶段的降温过程中加入晶锭原位退火工艺, 晶体的第二相夹杂缺陷得到了有效抑制。根据晶体第二相夹杂缺陷的形成机理, 结合热扩散理论和碲锌镉晶体的 P-T相图, 研究了退火温度对晶体第二相夹杂缺陷密度和粒度(尺寸)的影响, 获得了抑制碲锌镉晶体第二相夹杂缺陷的退火条件。利用优化的退火条件制备碲锌镉晶体, 晶体第二相夹杂缺陷的尺寸小于 10 .m, 密度小于 250 cm-2。

近年来, 低温热处理刚玉出现在宝石交易市场, 由于其特征容易与天然刚玉混淆, 如何鉴定低温热处理刚玉成为宝石实验室的研究热点。 在弱氧化氛围, 360, 610和650 ℃条件下, 先后对9粒刚玉进行了热处理实验, 并采用显微拉曼定性分析刚玉中的包裹体、 显微镜下观察包裹体形貌、 显微红外光谱分析含水矿物包裹体中羟基的特征峰等方法, 对刚玉低温热处理前后的特征进行了对比研究。 热处理实验揭示: 600 ℃左右温度、 弱氧化氛围已能有效去除刚玉中的蓝色调, 并增强红色, 可达到热处理改善或改变刚玉颜色的目的。 研究结果表明: 针铁矿、 高岭石、 勃姆石等含水矿物包体主要存在于刚玉的开放裂隙中, 硬水铝石、 磷灰石、 云母等含水矿物包体主要存在于刚玉晶体中。 针铁矿热处理前红外光谱可显示与羟基相关的3 435 cm-1吸收峰, 并伴有以3 185 cm-1为中心的吸收宽带, 经360 ℃热处理后相关吸收消失, 其颜色由亮黄色变为红色; 高岭石热处理前红外光谱在3 620, 3 648, 3 670和3 698 cm-1附近显示一组与羟基相关的吸收峰, 经610 ℃热处理后相关吸收峰消失; 勃姆石热处理前红外光谱显示与羟基相关的3 086和3 311 cm-1吸收峰, 经610 ℃热处理后相关吸收峰消失。 硬水铝石包裹体通常呈针状, 热处理前红外光谱显示与羟基相关的1 980和2 110 cm-1吸收峰, 经610 ℃热处理后相关吸收峰消失, 但仍保持针状晶形假像; 磷灰石包体通常呈透明柱状或粒状晶形, 由于OH与F相互作用, 红外光谱在3 550 cm-1附近显示与羟基相关的吸收峰, 610 ℃热处理后相关吸收峰仍然存在, 磷灰石包体的形貌未见改变; 白云母呈近透明无色片状晶形分布于刚玉中, 红外光谱在3 624 cm-1附近显示与云母中羟基相关的吸收峰, 650 ℃热处理后这一吸收峰仍然存在, 云母的形状未见变化, 透明度略微降低。 通过实验, 证明含水矿物包裹体对于鉴定低温热处理刚玉具有重要作用。