（蒲天遊）
例53新型防熱複合材料損傷行為研究
新型防熱複合材料包括低密度燒蝕材料、抗氧化碳碳材料、陶瓷防熱瓦、金屬防熱瓦、碳酚醛、碳碳複合材料等，最引人注目的是應用在航天飛機、超音速飛機及現代汽車的刹車片，都十分成功。
碳碳、碳酚醛複合材料具有較大的燒蝕熱、輻射係數和較高的表麵溫度，在材料質量消耗時，吸熱強，向周圍輻射的熱量也大。因此，它是一種很好的升華輻射型燒蝕材料。同時，在材料燒蝕過程中所發生的損傷行為，也直接影響材料的使用性能。所以，研究該類材料的損傷行為具有重要的實際應用價值。
在承擔“關於防熱複合材料損傷行為研究”項目的研究工作中，我們緊緊抓住在特定的使用環境中材料的損傷行為、損傷特征這個主題，以揭示微觀損傷行為為重點，開展了有關探討損傷過程與微結構關係等方麵的研究。采用掃描電子顯微鏡研究了防熱複合材料在不同燒蝕條件下所形成的燒蝕表麵特征；采用透射電子顯微鏡研究了燒蝕碳層微觀結構及微損傷特征；探明了燒蝕表麵、損傷特征與微損傷特征之間的關係。掃描電鏡對研究材料損傷行為的表麵特征十分有效，研究結果表明，損傷的特征有以下幾種：由於嚴重的機械剝蝕導致的凹坑、孔洞等；由於層間界麵缺陷導致的層間開裂、層間裂縫；由於纖維與基體之間的界麵間隙導致的界麵區優先燒蝕；這些都直接影響材料的使用性能。采用透射電鏡研究損傷行為的目的，在於揭示損傷過程的細節，闡明不同形式損傷行為的機理。在研究過程中發現損傷樣麵的燒蝕表麵形態和結構都十分複雜，取樣和製備透射電鏡樣品都相當困難，必須在透射電鏡樣品製備過程中，首先解決高保真度問題。經過大量研究工作，我們建立了特殊的透射電鏡樣品製備技術。通過對不同工藝製備的防熱複合材料的損傷行為進行了係統的研究，我們認為：損傷形式直接取決於燒蝕碳層的微觀結構，特別是在燒蝕過程中的微損傷過程與碳層微觀結構之間存在著很好的對應關係。因此，提高防熱材料的燒蝕性能的關鍵是找到和設計出比較理想和微觀結構的碳層，並應加強質量監控和深入進行碳層微觀結構方麵的研究工作，不斷改進碳層的質量。研究的成果對優化複合工藝和進行質量控製具有實際應用價值，既對我國防熱複合材料的發展具有重要的推進作用，又可以獲得可觀的經濟效益。該項目的研究成果居國際領先水平，多次在國際材料物理研討會上發表。
（蒲天遊）
例54碳基複合材料微觀結構的研究
碳基複合材料是以碳纖維為增強劑與碳基體組成的複合材料，在航空航天領域及汽車工業中用作燒蝕材料和熱結構材料。碳基複合材料的優異性能與其內部不同層次的微觀結構密切相關。因此，在基礎理論和實際應用方麵，研究該複合材料不同層次的微觀結構具有十分重要的意義。
我們采用金相顯微鏡、掃描電子顯微鏡及透射電子顯微鏡等分析手段，研究了碳基複合材料不同層次的微觀結構，取得了突破性的進展，創建了關於碳基複合材料不同狀態下透射電子顯微鏡研究用的樣品製備技術。由於該製備關鍵技術到目前為止國內外尚未解決，因此具有國際先進水平。另外，我們還研究了三向碳碳複合材料的微觀結構，其中重點研究了界麵區微觀結構，探討了碳酚複合材料燒蝕碳層中局部石墨化的規律和特點，揭示了燒蝕碳層表層區碳結構及局部石墨化的特征及與燒蝕性能之間的對應關係。典型的局部石墨化透射電子顯微鏡顯微組織如圖54-1所示。同時也研究了在酚醛基體中加入納米碳粉後碳顆粒的分布對酚醛樹脂碳化石墨化後微結構的影響，如圖54-2所示。這一研究成果有助於防熱複合材料碳層結構的設計和對微觀結構的控製，具有重大的社會效益和經濟效益。本研究為國家自然科學基金資助項目。
（蒲天遊）
例55顆粒增強鋁複合材料焊縫區組織觀察
碳化矽顆粒增強鋁基複合材料是當前國際上研究最多，比較成熟，應用最廣的金屬基複合材料。碳化矽顆粒和鋁之間有良好的界麵結合強度，鋁基體經碳化矽顆粒增強後可以顯著提高材料的彈性模量、拉伸強度、高溫性能和耐磨性能。
顆粒增強金屬基複合材料在焊接過程中存在增強體的分布問題，增強體分布不均和產生局部聚集都會嚴重影響焊接質量。
對采用碳化矽（SiC）顆粒為增強體的金屬基複合材料而言，會影響焊縫區的力學和物理性能。在焊縫區由於基體鋁熔化為液態，作為增強體的SiC顆粒也開始重新聚集，形成SiC顆粒聚集區和貧SiC顆粒區，這將導致焊縫區強度大幅度下降，影響使用性能。因此，研究焊縫區的顯微組織與焊接工藝的關係是十分重要的。