分别以4-氟苯磺酰氯和4-氰基苯磺酰氯为原料，通过磺酰化和离子交换分别合成氟代和氰基取代的磺酰亚胺锂（LiFBTFSI和LiCBTFSI），进一步通过溶液浇铸法制备两种PEO基聚合物电解质(PEO₂₀-LiFBTFSI和PEO₂₀-LiCBTFSI)，并对其微观形貌、热稳定性及电化学性能进行表征。结果表明：在60℃、EO/Li⁺=20时，两种固态电解质的离子电导率均达到10^-4 S/cm，电化学稳定窗口均大于5 V，与磷酸铁锂组装的电池均具有较高的首次放电比容量(0.1 C，≈150 mAh·g^-1)。相比于氟代PEO₂₀-LiFBTFSI固态电解质，含氰基的PEO₂₀-LiCBTFSI固态电解质具有更优异的电化学稳定性和界面相容性，循环50次后，电池的放电比容量为137.4 mAh·g^-1，容量保持率为93.0%。此外，含氰基的PEO₂₀-LiCBTFSI固态电解质与锂金属具有良好的电化学稳定性，组装的锂对称电池在电流密度0.1 mA/cm²下稳定运行500 h而不发生短路。

分别以硝酸铈铵(Ce（NH₄）(₂NO₃)₆)和四氯化锆（ZrCl₄）为金属盐，1,4-对苯二甲酸为有机配体（H₂BDC），合成CeUiO-66和Zr-UiO-66两种金属有机框架（MOFs）。通过粉末X射线衍射（XRD）、扫描电子显微镜（SEM）等技术表征MOFs的晶体结构和形貌。采用真空抽滤法将Ce-UiO-66和Zr-UiO-66负载于Celgard PP商用隔膜一侧，制备MOFs修饰的功能性隔膜，组装并测试锂硫电池的电化学性能。结果表明：Ce-UiO-66改性隔膜电池具有最优的电化学性能，在0.2 C倍率下，首圈放电容量为1047 mAh·g^-1，经200周次循环后，容量保持率为77.5%，库仑效率接近100%。在不同倍率循环下，Ce-UiO-66改性隔膜电池在0.1、0.2、0.5、1、2 C倍率下的放电容量分别达到1281、945、768.1、673.2、604.7mAh·g^-1，当返回至0.1 C时，容量恢复至951.6 mAh·g^-1，容量保持率为74.3%。上述表明Ce-UiO-66中的氧化还原活性Ce₆-oxo团簇可有效催化多硫化锂的转化反应，改善氧化还原动力学性能；此外，Ce-UiO-66还存在较多缺陷和不饱和配位点，能够有效锚定多硫化锂（LiPSs），减缓多硫化物穿梭效应，进一步提升电池的电化学性能。

面向全钒液流电池（VFB）应用，通过将合成的支化聚苯并咪唑与1,4-丁基磺酸内酯反应，制备了理论磺化度分别为30%、40%、50%和60%的磺化支化聚苯并咪唑（sb-PBI）膜。其中，sb-PBI-50膜展现出优异的钒离子阻力(9.34×10^-9 cm²/min)、质子传导能力(2.05×10^-2 S/cm)和选择性（2.20×10～6 S·min/cm³）。将sb-PBI-50膜装配到VFB中，在80～280 mA/cm²电流密度下，其库仑效率（96.26%～98.35%）、电压效率（73.50%～90.19%）和能量效率（71.72%～86.82%）均高于商用Nafion 212膜。此外，在140 mA/cm²电流密度下，使用sb-PBI-50膜的VFB可稳定进行1170次充放电循环，且保持化学结构和微观形貌稳定，说明sb-PBI-50膜在VFB中具有好的应用潜力。

锂离子电池因其高能量密度和长循环寿命等优势在二次电池市场占据绝对领先地位。然而，电池热失控频繁引起火灾事故，因此电池安全研究具有重要性和紧迫性。隔膜作为锂离子电池的关键组件之一，对电池的安全运行起到至关重要的作用。开发具有高力学强度、低热收缩率和良好自熄性等优异性能的耐高温隔膜能够显著提升电池在高温环境下的安全性。本文系统性地综述了锂离子电池用耐高温隔膜的研究新进展，包括对商用聚烯烃隔膜的改性研究以及对三种常见耐高温隔膜材料（聚丙烯腈、聚偏氟乙烯和芳纶纤维）的结构与性能研究，并对隔膜的特性参数如厚度、孔隙率、离子电导率、热收缩率等进行了归纳总结。最后，对耐高温隔膜研究领域未来的发展方向与机遇进行了展望。

钠离子电池由于钠元素储量丰富、成本低廉以及与锂离子电池相似的工作原理而备受瞩目，在规模化储能领域展现出巨大的应用潜力。开发具有快速充放电能力的钠离子电池，可有力支撑规模储能的调频应用。电解液作为钠离子电池的关键组分在电极/电解液界面反应中扮演着重要角色，成为决定钠离子电池快充特性的关键因素。本文首先分析了钠离子电池中快充型电解液所面临的机遇和挑战。其次，从电解液的传输特性和电化学稳定性两方面着手，探讨了钠离子电池快充性能和电解液性质之间的密切关系。最后，基于不同溶剂体系，总结了快充型电解液的发展现状，提出一般性的设计策略。通过本文的综合分析，将为快速充放电能力的钠离子电池的研发提供有益的指导和启示。

微米级第二相和再结晶组织对5083-O态合金韧性、强度等性能有重要影响。为获取5083铝合金中微米级第二相和再结晶组织的三维形貌特征，基于双束显微镜系统采集了5083-O态合金多切片在5 kV加速电压下的能谱（EDS）数据和在20 kV下的电子背散射衍射（EBSD）数据。应用Avizo软件对EDS和EBSD数据进行了三维重构。应用三维重构软件获取了合金中主要微米级第二相Mg₂Si相和富Fe相的尺寸、形态、分布、体积分数等信息。结果表明：5083-O态铝合金中Mg₂Si相、富Fe相和再结晶组织的体积分数分别为0.46%,0.25%和11.7%。Mg₂Si相形状多为近球形、近椭球形或棒状，沿轧向伸长，表面较为圆滑；合金中富Fe相棱角分明，球形度相对较低；三维EBSD的结果表明小尺寸再结晶组织颗粒的球形度大，大尺寸的再结晶组织颗粒的球形度小；在退火过程中，再结晶颗粒是由球形小颗粒开始长大的，再结晶颗粒沿轧向生长最快；三维EBSD结果更真实地反映了再结晶组织的形态。

3D打印作为一种新型制造技术，已被广泛应用于各类材料的成型制造，并展现出巨大的发展潜力。石墨具有优良的耐高温性、导电性、导热性、热稳定性和化学稳定性，在冶金化工、能源行业、航空航天、核工业等领域得到广泛应用。以石墨及其复合材料作为基体，利用3D打印技术生产制造石墨基产品，能够缩短生产周期、提高材料利用率、减少石墨粉尘污染，为高性能复杂形状石墨的个性化定制及产业化应用提供了一种高效经济的综合解决方案。本文重点阐述了石墨及其复合材料的3D打印技术，分析了各种技术的优缺点，并介绍了3D打印成型的石墨产品的性能和应用，论述了石墨及其复合材料在3D打印领域发展过程中的机遇和挑战，并对未来的发展提出了展望和建议，石墨3D打印技术的发展还需开发扩展石墨复合材料的种类和新型打印装备及其配套设备，并在传统石墨的基础上进行3D打印石墨后处理技术研发。

以马尾藻为原料,ZnCl₂为活化剂,基于自模板构筑“蛋壳”式结构进行正交实验,研究在不同浸渍比、浸渍时间、活化温度、活化时间下制备马尾藻基活性炭的最佳工艺条件。采用N₂吸-脱附、SEM、XRD考察活性炭的孔结构特性、表面形貌和晶体结构,并对马尾藻基活性炭进行电化学性能测试。通过正交实验法分析得到,制备高比电容活性炭的最佳工艺条件为:浸渍比3、浸渍时间2 h、活化温度700℃、活化时间2 h。在9组实验条件下,所制备活性炭SAC₇的电化学性能最佳,当电流密度为0.5 A/g时,活性炭SAC₇的比电容高达136.4 F/g,当电流密度为5 A/g时,其比电容也达到了92.0F/g,显示出良好的比电容性能和倍率性能;且经过10000次循环充放电后,仍有高达99.41%的电容保持率,具有极佳的循环稳定性。

轻量化是航空航天领域永恒的主题。TiAl合金的密度为3.9～4.2 g/cm³，是镍基高温合金的1/2，其兼具轻质与耐热的优异性能，在航空航天装备热端构件制造方面具有重要的应用价值。然而，TiAl合金具有本征脆性，存在室温塑性低和热变形能力差等问题，造成加工与成形难度大、成本高，限制了其大规模应用。本文在回顾总结TiAl合金发展历程及应用现状的基础上，综述了TiAl合金的铸造、粉末冶金、热塑性成形、增材制造等热成形技术的研究进展，其中重点讨论了热塑性成形技术，包括包套挤压、等温锻造、近等温锻造和包套轧制等。现有塑性成形技术存在的问题主要是TiAl合金塑性差、成形难度高、成形效率低以及性能不足，今后TiAl合金塑性成形的发展方向应是高效率、低成本近净成形，同时提高材料的利用率和力学性能。

连续碳化硅纤维增强碳化硅（SiC_f/SiC）陶瓷基复合材料具有轻质、高强韧、耐高温、抗氧化等优异的综合性能，是在航空涡轮发动机热端部件和新型空天飞行器防热结构等领域具有广泛应用前景的先进材料。本文从SiC_f/SiC复合材料的四大组成单元出发，综述了SiC纤维、界面相、SiC基体和环境障涂层（EBC）制备技术研究进展，并提出了SiC_f/SiC复合材料未来发展需要突破的瓶颈问题。目前第三代SiC纤维具有近化学计量的C/Si比，并且具有优异的高温力学性能和耐温性能。界面相的结构和抗氧化性能对SiC_f/SiC复合材料在高温有氧环境下的力学性能起着决定性作用，探索与SiC相匹配且具有优异抗氧化性能的新型界面相，并且实现连续均匀制备，是界面相发展的研究重点。SiC_f/SiC复合材料常用的制备方法主要有PIP法、CVI法和RMI法，但是单一方法已经无法满足复合材料的性能需求，由此研究者主要开展了CVI-PIP联用工艺制备SiC_f/SiC复合材料的工艺参数、微观结构和力学性能等研究。环境障涂层作为防止SiC_f/SiC复合材料受到外界环境侵蚀的屏障，在第三代Si/Yb₂Si₂O₇环境障涂层体系基础上，通过补充Si源、自愈合等策略可制备得到高可靠、长寿命的环境障涂层，从而提高SiC_f/SiC复合材料构件的服役寿命。为了实现SiC_f/SiC复合材料的广泛应用，未来还需要在复合材料结构设计、低成本制造、新型抗氧化界面相开发、抗开裂、抗剥落的新型环境障涂层研制、失效分析与寿命预测等方面开展进一步的研究工作。

多丝电弧增材制造技术具有成本低、效率高等优势，尤其在成分设计与调控方面具有高度的灵活性，成为制备大型金属结构件的主流技术之一。多个丝材（同种或异种）同时进给，在熔池中实现原位合金化，该方法为复杂成分的先进金属材料的制备过程提供了可行性路径。本文综述了国内外多丝电弧增材制造制备高性能钛合金、铝合金、不锈钢等传统材料以及功能梯度材料、高熵合金、金属间化合物等先进金属材料的研究进展。针对多丝电弧增材制造成形构件微观组织不均匀、力学性能存在各向异性以及成形精度不足等问题进行讨论。提出了建立多丝电弧增材制造工艺窗口、多种工艺耦合以及建立成形过程监测和控制系统等发展方向，为多丝电弧增材制造工艺改进与发展提供理论依据。

采用数值模拟与实验结合的方法，研究Ni含量对Al-5.6Zn-2.5Mg-1.6Cu-x Ni(x=0%,0.1%,0.3%,0.5%，质量分数，下同)合金热裂倾向的影响。用ProCAST软件对合金的热裂倾向进行模拟，并结合OM,SEM,XRD，室温拉伸，析出相，应力场，热裂指数（hot tearing indicator,HTI），有效应力等分析表征方法系统地研究Al-Zn-Mg-Cu系合金的热裂行为和力学性能。结果表明：当Ni含量小于0.5%时，HTI值随Ni含量的增加先增加后降低，当Ni含量为0.5%时，HTI值最低；约束棒下端的有效应力随Ni含量的增加也呈先增加后降低的变化趋势，当Ni含量为0.5%时，有效应力最低。与未添加Ni的合金相比，添加0.5%Ni的合金热裂敏感性明显降低，力学性能大幅度提升，抗拉强度提高了54.79%，屈服强度提高了48.49%，拉伸应变提高了461%。数值模拟结果与实验结果具有很好的一致性。

为实现经济的绿色、高效、低碳发展，研究具有更高蒸汽参数的700℃先进超超临界燃煤发电技术引起了世界各国的广泛关注。然而，随着蒸汽参数的提高和服役环境的恶化，传统的铁素体/马氏体耐热钢和奥氏体耐热钢已无法满足要求，需要考虑采用镍基合金。本文基于采用富氧燃烧技术的700℃先进超超临界燃煤锅炉的煤灰/烟气腐蚀环境，综述了镍基合金高温烟气腐蚀和煤灰腐蚀的研究进展，着重梳理了烟气中的CO₂,H₂O（g）,SO₂和煤灰中的硫酸盐对镍基合金热生长Cr₂O₃保护膜的影响。最后，指出煤灰中金属氧化物颗粒以及生物质燃烧产生的高温含Cl腐蚀性气体和KCl熔盐对镍基合金高温腐蚀行为的影响是未来的重点研究方向。

采用真空感应熔炼+离心铸造的工艺制备Incoloy825管材，研究其组织的凝固行为和微观晶粒特征。使用ProCAST软件建立真空离心铸造仿真模型，模拟计算合金充型与凝固过程。结果表明：浇注温度为1480～1520℃时，金属液成型效果好。铸型转速达到800 r/min以上时，金属液沿铸型壁均匀分布。当浇注温度在1480℃以上时，缩孔率减小到0%～1.33%。在浇注温度为1520℃、铸型转速为800 r/min工艺下，铸件下、中、上部的开始凝固时间分别为9.61、12.53 s和14.32 s。根据仿真结果制定最优工艺参数并进行铸造实验后，对铸件的微观组织进行分区分析，观察到从铸件中心区到外层区的枝晶平均长度从271μm逐渐减小至121μm，显示出组织沿冷却方向存在较高的晶粒尺寸梯度。

采用冷金属过渡和脉冲（cold metal transfer and pulse,CMT+P）复合电弧增材制造工艺制备2024铝合金增材件，研究2024铝合金CMT+P电弧增材制造气孔缺陷、晶粒形貌、物相析出的分布特征，以及不同工艺参数对气孔缺陷、晶粒形貌、物相析出和耐腐蚀性能的影响。结果表明：2024铝合金增材件的气孔主要分布于熔合线附近，热输入相同时，更快的送丝速度和电弧行驶速度导致更高的孔隙率。同一沉积层上部为无择优取向的等轴晶，下部为具有择优取向的柱状晶，热输入相同时，更快的送丝速度和电弧行驶速度导致细晶区的产生，增加等轴晶比例，减弱织构。析出的二次相主要为Al₂Cu Mg,Al₂Cu和富Fe,Mn相，沿晶界连续分布。影响增材件腐蚀初期耐腐蚀性能的主要因素为Al₂Cu Mg的析出量。更慢的送丝速度和电弧行驶速度下具有更好的耐局部腐蚀性能，这主要是由更低的Al₂Cu Mg相比例分数导致。

质子交换膜燃料电池（PEMFC）能量转换效率高，发电效率受负载变化影响小，有害物和碳排放少。双极板是其关键结构部件之一，承担传递电子、分配气体、电池内水管理、支撑膜电极组件等作用。复合双极板有质轻、耐腐、成本低等优势，受到了较多的关注。然而，为了保持燃料电池的稳定运行，应保证膜电极充分润湿的情况下，确保积累在流道内的液态水顺利排出，这对于双极板的表面特性提出了新的要求。对于复合石墨板而言，可以通过极板组分与制备工艺的改变，实现接触角的调节，进而调控电池的水、气状况。本工作在鳞片石墨-树脂复合材料中，加入化学气相沉积制备的纳米碳纤维（CF-CVD）作添加剂，调控复合双极板的亲水性。同时，通过改变鳞片石墨粒径，验证其对复合双极板亲水性调控的影响。结果表明，极板表面的亲水性随着碳纤维含量的升高而增强，接触角降低幅度可达10.28°。鳞片石墨粒径影响复合双极板的接触角调控效果，为配合CF-CVD实现极板最佳亲水性，应选择500～1500目石墨作为导电基材。CF-CVD含量为3%、鳞片石墨为1000目的亲水复合双极板综合性能最佳，电导率达到239.33 S/cm，抗弯强度达到73.47 MPa。

未来高推重比先进航空发动机的发展对新型高性能轻质高温压气机整体叶盘需求迫切。激光增材制造TC25G-Ti Al4822双金属梯度结构材料作为轻质高压压气机整体叶盘备选的一种重要材料体系，其梯度过渡层合金的成分选择和凝固组织研究对指导相关构件结构性能设计具有关键影响。为理解（1-x） TC25G-x Ti Al4822梯度成分合金随粉末原料中Ti Al4822预合金粉末含量变化而出现的凝固组织演变行为，利用激光快速熔炼技术制备了两种单一原料（TC25G和Ti Al4822）成分合金锭和9种混合原料成分合金锭，并采用光镜、扫描电镜、XRD和透射电镜等材料表征设备和硬度测量装置进行研究。研究结果表明：随原料中Ti Al4822合金粉末含量的增加，合金凝固晶粒特征变化为树枝晶→等轴晶→树枝晶。合金室温显微组织发生如下的转变：α_p+α_s+β+α₂→α_p+α_s+α₂+β/B2→α+α₂+β/B2→α₂+B2→γ+γ/α₂+B2→γ+γ/α₂；由于不同成分合金中的相类型和含量变化，合金维氏硬度值呈先增加后减小的变化趋势，且在粉末比例为50%～70%时具有极大突变，硬度由620HV降到450HV。上述相关研究结果为双金属过渡层合金的成分选择需避开中间比例粉末含量范围提供了基础依据。

利用材料试验机和具有高温同步加载能力的分离式霍普金森压杆装置，研究了三维编织碳/碳复合材料在室温（25℃）准静态和25～900℃时的动态压缩力学性能。实验结果表明，复合材料强度受纤维取向、应变率和温度三个因素的影响。在相同的应变率和温度下，复合材料Z向强度均大于XY向强度。随着应变率增加，复合材料XY向和Z向强度均增加，表现出正的应变率效应。随着温度从室温增加到900℃，复合材料XY向和Z向强度均先增加，在600℃时达到最大值，随后强度开始下降。静动态加载下，XY向复合材料均发生剪切失效，但动态剪切断裂角小于准静态情况。随着应变率增加，Z向复合材料断裂模式从剪切失效转变为基体压碎和部分纤维折断。

本工作提出一种倾斜放置籽晶制备镍基单晶高温合金以获得特定取向单晶铸件的方法，采用实验和数值模拟研究该方法制备单晶过程中凝固组织演化过程及其机制，并讨论了倾斜籽晶控制单晶铸件晶体取向的原理。结果表明：通过改变〈001〉取向的籽晶与铸件之间的位向关系，可以制备出特定取向的单晶铸件。单晶制备过程中籽晶部分回熔，回熔界面与籽晶轴向垂直，定向凝固过程中熔体沿未熔籽晶外延生长形成单晶。

对6061铝合金坯料进行固溶淬火处理，固溶热处理制度为550℃/30 min，将淬火后合金在140℃下人工时效6～18 h，得到预强化（pre-hardening, PH）坯料。通过室温杯突实验与室温单轴拉伸实验评估6061铝合金预强化坯料的成形性能与力学性能，并进行帽形梁零件冲压试制实验，以验证该技术在工程应用中的可行性。结果表明：PH-12 h预强化铝合金坯料的屈服强度比O态铝合金坯料高186 MPa，抗拉强度比O态高215 MPa，而伸长率和杯突值与O态相近。PH-18 h预强化铝合金经10%变形后最高抗拉强度可达391 MPa，远高于T6态铝合金，说明预强化铝合金坯料兼具良好的强塑性。此外，使用预强化坯料成形的帽形梁零件的抗拉强度和屈服强度均高于T6态铝合金。

高熵非晶合金结合了传统非晶合金的结构无序性与高熵合金的化学无序性，具有良好的热稳定性、磁学性能、耐腐蚀性以及生物相容性等，因此成为近年来的研究热点之一。本文首先介绍了高熵非晶合金的概念与起源，随后对其成分体系、制备方式以及各种性能做出总结，从材料体系与制备方式两方面分析了高熵非晶合金形成非晶结构的原因，并解析了高熵非晶合金具有良好力学性能、热稳定性以及耐腐蚀性的机理，最后展望了采用材料计算实现高通量的材料设计，重点探究材料的组合性能、涂层等新的制备方式，并且指出解决基础理论问题是促进该材料发展的重要前提。

针对成型件高精度控形与低损伤控性的实现需求，以及在增加熔敷量的同时达到热源热、质、力深度解耦的目标，多电极电弧焊接/增材技术已逐渐成为学术界与工业界共同关注的热点。本文对多电极电弧工艺的发展历程进行了系统综述，全面梳理了多电极电弧焊接与增材领域的前沿研究成果，并对多电极电弧中不同类型的耦合电弧进行了分类总结，多电极电弧系统通过引入多个电极，实现了对耦合电弧热质力传输过程的更精细调控，有助于优化沉积层的成形质量，降低缺陷，提高制造精度。强调了不同类型多电极电弧工艺在热源和电极排布方式，热质力解耦传输特性的区别，总结了焊接过程参数对耦合电弧稳定性的影响机制，最后，本文提出了适用于电弧熔丝增材制造领域的多电极电弧特性，探索复合材料构件的高性能制造，搭建新型多电极电弧技术的工艺数据库，为耦合电弧和多电极电弧增材制造技术的应用推广提供有价值的参考。

采用电弧增材工艺制备18Ni350马氏体时效钢（M350）直壁构件，通过直接时效热处理调控其微观组织与力学性能，研究不同时效条件（时效温度，时效时间）对电弧增材制造M350组织和性能的影响。结果表明：电弧增材制造M350钢凝固组织由柱状树枝晶和胞状树枝晶组成，在枝晶间区域发现Ni,Mo和Ti三种元素偏析。直接时效过程中，在Ni,Mo和Ti三种元素偏析的枝晶间区域发生马氏体相向奥氏体相逆转变，且随时效温度升高和时效时间延长，逆转变奥氏体尺寸与数量增加。显微硬度、屈服强度和极限抗拉强度呈现先增大后减小趋势，在530℃时效3 h时达到峰值，分别为534HV,1600,1658 MPa，同时断后伸长率保持在13.0%以上。此外，电弧增材制造M350力学性能在水平方向和垂直方向存在各向异性，在峰值时效条件下各向异性差值达到最大，屈服强度差值为360 MPa，极限抗拉强度差值为287 MPa。

铁氧体作为常见的磁损耗型吸波材料,制备方法对其结构以及吸波性能的影响至关重要。传统的铁氧体制备多采用高温高压的溶剂热或者水热法制备,耗能大,材料后续复合时兼容性差。以氯化亚铁作为铁源,利用硝酸钾对亚铁离子进行可控的氧化反应,采用低温（50℃）共沉淀法制备了正八面体结构的Fe₃O₄,研究了不同反应条件制备产物的吸波效果,并将其与介电材料NiCo₂O₄复合,制备的复合材料具有较好的吸波性能。低温法降低了对生产设备的要求,减小了耗能,提高了材料复合的兼容性,大大拓宽了铁氧体材料的应用范围。

采用ProCAST有限元软件对K4169镍基高温合金复杂薄壁类铸件熔模精铸的充型、凝固过程进行数值模拟，分析铸造过程中的温度场，对缺陷的形成进行预测，并使用相同的工艺参数对复杂薄壁铸件进行浇注，对其缩松水平、显微组织和拉伸力学性能进行研究。结果表明：在浇注温度为1530℃、模壳预热温度为1000℃时，金属液充型平稳，凝固过程符合顺序凝固原则，铸件整体缺陷较少；统计不同部位的显微缩松平均体积分数，最高约为1.01%；薄壁区域的二次枝晶间距最小约为18.4μm，厚大部位的二次枝晶间距最大为38.8μm;K4169合金的铸态组织为树枝晶组织，经过标准热处理后枝晶长大、变粗，晶粒内树枝晶形貌已不明显；标准热处理态K4169合金的平均室温抗拉强度为785.0 MPa，平均屈服强度为659.7 MPa，平均断后伸长率为13.9%，缩松水平会显著影响抗拉强度、屈服强度两项指标，但伸长率变化不明显。

热等静压工艺是常见的粉末Ti₂AlNb合金制备方法，为深入研究制粉工艺等因素对粉末Ti₂AlNb合金组织性能的影响，分别采用等离子旋转电极雾化法和无坩埚感应熔炼超声气体雾化法制备Ti₂AlNb洁净预合金粉末，并对2种工艺制备的预合金粉末以及二者的混合粉末进行表征。通过热等静压工艺制备Ti₂AlNb合金，研究制粉工艺、包套泄漏形成的孔隙缺陷及夹杂物对Ti₂AlNb合金显微组织与力学性能的影响，并采用优化的工艺进行多种Ti₂AlNb粉末合金构件的成形。实验结果表明：制粉工艺会影响粉末合金的持久性能，包套泄漏引起的孔隙缺陷会显著降低粉末Ti₂AlNb合金的力学性能，夹杂物会显著影响粉末合金室温拉伸性能的一致性与稳定性。

由于存在大的温度梯度，激光熔化沉积过程会沿沉积方向形成具有择优取向的粗大柱状晶，导致材料产生显著的各向异性。拟通过在钛合金中添加Cu以实现改变初生β晶粒形态、细化组织并弱化织构的目的。系统研究了不同含量的Cu添加对激光熔化沉积TC4钛合金组织及织构的影响，结果表明，Cu元素能够显著细化柱状初生β晶粒，并使晶粒尺寸分布更加均匀，Cu元素添加量为4%（质量分数，下同）时能够实现完全的柱状晶向等轴晶转变，平均晶粒尺寸由未添加时的1490μm降低到385μm。添加Cu试样的晶粒内部仍为网篮组织，主要由α-Ti、β-Ti和少量Ti₂Cu相组成，其中Ti₂Cu呈短棒状分布在α-Ti板条的边界处，其在组织中的占比随Cu添加量的增大而增加。当添加8%Cu时，α-Ti的平均宽度为0.44μm，与未添加Cu试样的1.18μm相比降低了约63%。Cu添加能够显著降低激光熔化沉积钛合金的织构强度，当添加4%Cu时，α-Ti极图均匀分布倍数（multiples of uniform distribution,MUD）的最大值相比TC4降低了约71%。

基于天然纤维织物制备的柔性储能器件因其来源丰富、价格低廉和结构设计成熟可靠等优点而备受关注，但是天然纤维本体存在比表面积低、储能密度低等问题。本工作采用高温碳化、N,S-共掺杂、强碱刻蚀造孔调节孔容孔径与比表面积、浸渍负载电化学活性材料MXene等多步处理法对商用棉布进行处理，通过对材料化学组成、微观形貌、微孔结构、储能行为等展开研究，探索多步处理手段对材料的影响。结果表明，经过多步处理后的材料保持了较好的柔性特征，实现了N,S元素共掺杂，同时改善了碳布材料的微观结构。碳布材料表面的平均孔径从36.44 nm减小至2.03 nm，其比表面积从1.78 m²/g增加到1043.37 m²/g，比表面积的增幅达到了58516%，总孔容也从0.0162 mL/g提高到了0.53 mL/g。经过复杂的处理，碳布材料取得了530.83 F/g的高比电容。但是本材料也存在倍率性能差、储能性能不稳定的问题亟需后续的工作改进。本工作为进一步改善柔性碳基材料的储能性能指明了方向并提供了技术和理论参考。

为了研究激光增材制造高温合金的静态再结晶行为及其对力学性能的影响。以固溶强化型镍基高温合金GH3536为研究对象，采用激光选区熔化（SLM）制备试块和试棒，对其在1175℃进行不同时间的固溶处理，基于EBSD分析研究其在热处理过程中的静态再结晶行为，探讨其对拉伸性能的影响。结果表明：沉积态组织以沿建造方向生长的柱状晶为主，具有〈001〉丝织构。1175℃保温1 h的再结晶分数为61.8%，孪晶是再结晶形核的主要方式，再结晶程度随着保温时间的延长逐渐提高。根据Avirami方程拟合得到再结晶动力学曲线，与实验结果匹配良好。静态再结晶可以显著减弱力学性能的各向异性。保温时间超过1 h之后，力学性能变化幅度较小。

WC-Co硬质合金具有较高硬度、强度、耐磨性等性能而广泛应用于各种工业领域。相比于常规硬质合金，超细/纳米硬质合金的综合性能大大提升。制备超细/纳米硬质合金的关键在于抑制WC晶粒在烧结过程中的长大。本文从制备硬质合金的烧结方式和晶粒抑制剂两个方面探讨了抑制WC晶粒生长的关键因素及研究现状；介绍了常规烧结方式与快速烧结方式的优缺点；比较了不同烧结方式所制备硬质合金的晶粒尺寸与性能；介绍了其他增韧填料的抑制和增强作用、晶粒抑制剂的作用机理和复合晶粒抑制剂的优势。最后对制备超细/纳米硬质合金的快速烧结方式以及复合晶粒抑制剂提出了展望。快速烧结方式可以和计算机模拟相结合，促进快速烧结方式的广泛应用；复合晶粒抑制剂的种类、添加方式等需要进一步探索。

为了探究低温条件下几种常用本构模型对我国隔震支座用橡胶材料的适用性及温度相关性问题，针对4种不同配方的隔震支座用橡胶材料开展了23～-60℃温度范围内的单轴拉伸实验。用最小二乘法拟合得到了7种本构模型的材料参数，分析了不同本构在低温下的适用性。利用ABAQUS软件，对4种橡胶材料进行不同温度下的单轴拉伸模拟，验证了各本构模型参数的正确性及模型的稳定性。结果表明，在23～-40℃温度范围内，与其他几种本构相比，Yeoh模型的稳定性好且计算精度高。在-60℃时，橡胶材料完全固化，考察的7种本构模型均不能精确反映橡胶材料的力学特征。通过对Yeoh模型温度相关性的研究，提出了一个考虑温度相关性的Yeoh修正模型，据此可对不同温度下相近剪切模量的橡胶材料力学性能进行预测。

针对镍钛合金增材制造过程中微观结构和成分难以调控的问题，本研究采用双丝电弧增材制造技术，通过控制Ni丝和Ti丝的送丝速度，精确调节镍钛合金的原子比和相组成，从而获得性能优异的NiTi合金。结果表明，在纵向熔覆道中心区域，当Ni/Ti原子比为8∶10时，沉积的NiTi合金主要由Ti₂Ni相组成，并伴有少量富Ti颗粒，显微硬度和抗压强度分别达到560HV和1600 MPa；当Ni/Ti原子比为11∶10时，NiTi相中夹杂有Ti₂Ni相，在循环压缩过程中出现1.6%的不可恢复应变；当Ni/Ti原子比为15∶10时，NiTi相中形成团簇状Ni₃Ti相，纵向断裂应变接近40%，且循环压缩后仅出现1.2%的不可恢复应变，表现出良好的超弹性。此外，与纵向熔覆道中心区域相比，不同Ni/Ti原子比试样的横向搭接区域微观组织呈现明显的晶粒粗化和成分偏析现象，其抗压强度和塑性变形能力均显著降低。

采用电子背散射衍射技术研究不同冷拉变形量和退火温度对Al-Si-Sc-Zr合金丝材组织及力学性能的影响。结果表明：随着冷拉变形量的增加，晶粒沿着拉拔方向被拉长、细化并形成纤维状组织和典型的〈111〉形变织构。但当变形量由0.61增至0.76时，晶粒内部发生再结晶行为导致晶粒尺寸增加及小角度晶界占比锐减。此外，冷拉变形产生的加工硬化，使得丝材的抗拉强度达到181.5 MPa，屈服强度达到166.5 MPa。当冷拉态丝材在350～450℃退火保温2 h后，纤维状的冷拉态组织转化为细小的等轴晶并形成了典型的立方织构{100}〈001〉。上述退火工艺能够显著消除冷拉产生的加工硬化，屈服强度由166.5 MPa降至84.0 MPa，而断后伸长率由2.1%增至9.5%，退火态组织均匀且稳定，有利于后续的冷拉拔加工。

本研究设计制备一种中碳合金钢40Cr3Mn3Ni3Si2Mo，通过对实验钢热轧态直接回火、冷处理后回火及淬火态冷处理后回火试样进行组织表征和性能测试，探索组织演变规律，建立工艺-组织-性能的关系并分析强韧化机理，为高强塑性淬火-配分（Q&P）型超高强度钢的成分设计与工艺优化提供了依据。结果表明：实验钢热轧态回火可以获得回火马氏体+富碳奥氏体的复相组织，但由于残余奥氏体含量较高，钢的强度未达到超高强度钢的要求。将热轧态实验钢冷处理后低温回火，改善了组成相的比例和分布状态，使强塑性明显提高。实验钢进行紧密衔接的油淬、深冷及回火处理可以降低奥氏体稳定化的不利影响，获得更加优异的综合性能，此时钢的屈服强度为1506 MPa，抗拉强度为1895 MPa，伸长率为16.7%。同时提出一种提高1800～1900 MPa级超高强度钢强塑性的有效途径：通过成分和工艺优化控制马氏体相变动力学，在马氏体组织中保留20%左右的残余奥氏体，利用回火辅助配分处理提高其稳定性，此时钢的屈服强度小幅下降，降至1400～1600 MPa，但伸长率可以达到15%¹8%。

在丝-弧增材制造过程中对焊枪施加不同频率和摆幅的侧向摆动，制备Al5356直壁构件。通过表面波纹度计算、微观组织分析和拉伸性能测试，研究了摆弧参数对Al5356直壁构件成形质量、孔隙分布、显微组织和力学性能的影响规律。研究发现，在丝-弧增材制造中应用摆弧工艺能够显著改善直壁样品的成形精度，减少孔隙缺陷，均匀化组织及提升样品的力学性能。在实验参数范围内，与无摆弧工艺相比，施加摆弧工艺可将Al5356直壁样品的表面波纹度减小60%，孔隙率和最大孔隙直径从超过0.65%和33μm分别降至0.20%和10μm以下，X方向（沉积方向）和Z方向（构建方向）的平均抗拉强度分别提升了约13%和15%，而平均伸长率分别提高了约27%和25%。电弧摆动频率比摆幅对提高沉积构件表面质量、分散孔隙、减小孔隙尺寸具有更显著的效果，这是由于高频率的电弧振荡对熔池具有强烈搅拌作用，使沉积焊道横向的温度更均匀。沉积构件力学性能的提升主要归因于孔隙缺陷的减少和微观组织的均匀化。在丝-弧增材制造中正确应用摆弧工艺对提升构件的成形质量和力学性能有积极意义。

随着航空、航天、航海等领域的发展，高端装备的服役条件愈加苛刻，对制造业的发展提出了更高的要求。增材制造技术，又称为3D打印技术，相较于传统制造技术在复杂形状结构制造方面优势显著，有望实现三维空间内特定位置的打印和独特性能的结构打印。激光熔丝定向能量沉积（wire-based laser directed energy deposition, W-LDED）技术作为增材制造技术的重要分支，具有高效率、高精度和高材料利用率等显著优势，在高端装备制造领域具有广阔的应用前景。尽管W-LDED技术具有诸多优点，但其工艺参数选择、多次热循环以及制造过程精确控制和可重复性等方面仍存在诸多挑战，沉积质量和制造稳定性受多种因素影响，如何解决这些现状难题是当前国内外的研究重点。基于此，本文从工艺参数优化、沉积质量分析和组织成分调控三个方面对W-LDED技术的研究现状进行了详细介绍，分析了不同参数对成形质量和制造稳定性的影响，提出了优化策略，进一步总结了W-LDED技术当前的应用场景，并对该项技术的未来发展趋势提出了设想，包括材料创新设计与发展多功能复合材料、成形机理研究、建立工艺-缺陷-组织性能预测模型、增/减材一体化制造新方法和大尺寸、高精度、多功能装备开发。

针对定向凝固DSM11服役涡轮叶片显微组织损伤和性能退化问题，亟需开展亚固溶恢复热处理工艺研究。本研究参考真实服役DSM11叶片的损伤组织，以980℃热暴露500 h定向凝固DSM11合金为研究对象，研究不同亚固溶恢复热处理工艺对损伤组织和性能的影响。结果表明：采用1180℃/2 h固溶结合1120℃/2 h/AC+850℃/24 h/AC恢复热处理制度时，可以获得约23%、尺寸为270 nm左右的二次γ′相和约17%粗大γ′相的双态组织。同时，热暴露过程形成的晶界M₂₃C₆型碳化物全部回溶，晶界γ′膜厚度降低。若直接进行1120℃时效处理，晶界M₂₃C₆型碳化物也能发生溶解，但晶界γ′膜厚度几乎不发生变化。二次γ′相的尺寸和体积分数与固溶温度和固溶后冷却速度密切相关。炉冷得到的二次γ′相尺寸大于空冷，1160℃固溶时得到的二次γ′相在随后的时效过程中全部溶解，不会被保留。经过1180℃/2 h/AC+1120℃/2 h/AC+850℃/24 h/AC恢复热处理后，热暴露损伤DSM11合金980℃/220 MPa的持久寿命由18 h恢复至24 h，达到标准热处理态的86%。一定含量重新析出的二次γ′相对合金力学性能的恢复起主要作用。

采用水热法成功合成纳米片结构的钼酸铜（Cu₃Mo₂O₉）。样品的形貌、结构和比表面积通过SEM、XRD、EDS等技术进行表征。以Cu₃Mo₂O₉纳米片和MoO₃纳米棒为传感材料分别制备气体传感器，并进行挥发性有机气体的传感性能测试。实验结果表明：传感器暴露于100×10^-6丙酮时，Cu₃Mo₂O₉传感器在210℃下表现出145.4的超高响应，是MoO₃传感器响应（67.8）的2.1倍，响应/恢复时间为29.7 s/21.2 s。利用暴露在100×10^-6丙酮的10次循环测试，证明了Cu₃Mo₂O₉传感器具有优异的循环稳定性。其优异的丙酮传感性能归因于本身的多孔纳米片结构以及铜和钼两种金属元素之间的协同作用。其结构比表面积较大，为气体分子吸附提供大量活性位点，促进气体之间的氧化还原反应，使反应进行得更加彻底。Cu₃Mo₂O₉纳米片对丙酮有优异的传感性能，说明在未来丙酮气体的实际检测中有很大潜力。

磷酸铁钠（NaFePO₄,NFP）正极材料具有稳定的三维结构和较高的理论比容量(154 mAh·g^-1)等优势，被认为是有潜力的钠离子电池关键材料之一。NFP分为橄榄石型和磷铁钠矿型两种晶体结构，橄榄石型NFP正极材料具有较高的放电比容量和良好的循环性能，但由于结构上的热力学不稳定，较难通过常规方法合成；磷铁钠矿型NFP虽然具有稳定的晶体结构，却因缺乏良好的钠离子扩散通道，呈现出明显的电化学惰性特征。本文基于对NFP正极材料两种晶体结构特征的分析和总结，综述了NFP材料合成方法（固相法、水热法、置换法和静电纺丝法等）和改性措施（晶体结构调控和材料表面改性等）的研究进展，指出了不同合成方法的优缺点；最后，针对目前面临的挑战和潜在的解决方案进行总结和展望，以期推动NFP材料在钠离子电池中的实用化进程。

激光选区熔化（selective laser melting,SLM）作为一种常见的增材制造（additive manufacturing,AM）技术，在多孔和薄壁等异形零件的成形领域受到广泛关注。然而，传统的单光束SLM成形因成形尺寸小、成形效率低等问题而发展缓慢。多光束激光选区熔化（multi-beam selective laser melting, MB-SLM）在单光束SLM成形的基础上，通过多光束、多振镜分区扫描并进行拼接成形，实现了成形尺寸和成形效率的大幅同步提升，有效地解决了单光束SLM成形存在的固有难题，有望成为进一步拓展金属增材制造应用领域的新兴技术。本文综述了多光束激光选区熔化在成形原理、成形设备以及工艺缺陷的形成及控制方面的研究进展，归纳了多光束激光选区熔化成形不同合金的显微组织和力学性能，重点阐述了工艺缺陷和力学性能调控的主要策略。最后对其未来发展趋势进行了展望，如应关注多光束间的时空差异特性对力学性能的影响、改变不同区域间工艺参数的一致性以减少成形件的工艺缺陷等。