对高Nb-TiAl合金进行多步热压缩,研究其高温变形行为及其板材的性能。结果表明,热压缩变形后高Nb-TiAl合金的组织中等轴γ晶粒和α晶粒的增多、层片晶团的体积分数和尺寸降低,使其变形能力提高。根据这些结果确定了最优轧制工艺为应变速率低于0.5 s-1、道次变形量前期应不高于25%、变形温度高于1150℃。选用上述工艺对其其进行5道次大变形量轧制,制备出表面质量良好、无缺陷的高Nb-TiAl合金板材,其尺寸为600 mm×85 mm×3 mm。这种板材具有双态组织,平均晶粒尺寸小于5 μm,其室温屈服强度、抗拉强度和塑性分别为948 MPa、1084 MPa和0.94%,800℃下抗拉强度为758 MPa。

使用铜模铸造法制备(Ti45.7Zr33Ni3Cu5.8Be12.5)(1-0.01x)Nb x (x=0、2、4、6、8和10,记为Nb0、Nb2、Nb4、Nb6、Nb8和Nb10)的TiZr基非晶合金复合材料,研究了添加Nb元素对TiZr基非晶复合材料性能的影响。结果表明,Nb元素含量的提高使材料中β相的晶粒尺寸更大、体积分数提高和形变诱发马氏体相变受到抑制。Nb元素的添加,使这种非晶复合材料的塑性大大提高,而屈服强度降低。值得注意的是,Nb元素的添加还提高了非晶复合材料力学性能的可重复性。在Nb0~Nb4等具有形变诱发相变的非晶复合材料生成的小板条α''马氏体,能诱导多重剪切带的生成。在Nb6~Nb10这种未发生形变诱发相变行为的非晶复合材料中,大量位错在β相中产生并在界面处积累形成位错台阶,从而引发多重剪切带的形成,最终使非晶复合材料的塑性提高。

研究了固溶+单级时效处理、固溶+双级时效处理、固溶+随炉冷却处理对新型亚稳β钛合金Ti-6Mo-5V-3Al-2Fe-2Zr的显微组织和拉伸性能的影响。结果表明：与固溶+单级时效处理相比，固溶+双级时效处理析出的晶内次生α相间距减小和体积分数增大而使合金的强度提高。两种热处理都使合金中生成连续的晶界α相，导致合金的塑性降低；与上述两种热处理相比，固溶+随炉冷却处理使合金中析出的晶内次生α相的间距明显减小且沿晶界生成向晶内生长的αwgb相，使合金的强度和塑性显著提高，其抗拉强度达到1421 MPa，断后伸长率为7.7%；与次生α相的体积分数相比，其间距是影响合金强度的主要因素。随着次生α相间距的减小，合金的强度提高。

研究了固溶温度对一种亚稳β钛合金(Ti-4Al-6Mo-2V-5Cr-2Zr)的锻态组织和室温拉伸性能的影响。结果表明，固溶温度低于相变点时大量的α相在β基体中析出并聚集在滑移带附近，随着固溶温度接近相变点α相的数量减少且部分滑移带消失。固溶温度高于相变点时显微组织为单一的β相且滑移带完全消失，随着固溶温度继续升高β晶粒聚集且长大。这种合金经750℃×1 h固溶处理后达到良好的强度塑性匹配，气抗拉强度、屈服强度和伸长率分别为957 MPa、887 MPa和11.7%。

先用直流(DC)电弧法制备TiH1.924纳米粉作为前驱体，再用固-气相反应制备了片状结构的TiS3纳米粉体。使用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)、原子力显微镜(AFM)、拉曼光谱分析和性能测试等手段对其表征，研究了TiS3纳米片的结构和将其用作负极的锂离子电池的性能。结果表明：TiS3纳米片具有特殊的片状结构，其厚度约为35 nm。将TiS3纳米片用作负极的锂离子电池具有良好的电化学性能，在500 mA/g电流密度下循环300圈后其容量仍保持在430 mAh/g。以5 A/g的大电流密度放电其比容量为240 mAh/g，电流密度恢复到100 mA/g其放电比容量稳定在500 mAh/g。TiS3良好的倍率性能，源于其特殊的纳米片状结构。这种单层片状结构，能较好地适应电极材料在大电流密度多次放电/充电过程中产生的应变引起的体积变化，使其免于粉碎。

以石墨和纯的TiO2为原料，采用球磨工艺制备了石墨/TiO2复合光催化剂。使用XRD、SEM、TEM、XPS和DRS等手段对其性能进行了表征。以甲基橙为模拟污染物，研究了石墨掺入量、球磨时间对复合光催化剂光催化活性的影响。结果表明，石墨/TiO2复合光催化剂具有锐钛矿结构，球磨后TiO2(101)面的衍射峰宽化并右移，TiO2成为200 nm左右的不规则球状颗粒，在其表面均匀分布着石墨。TiO2晶粒的Ti-O键的结合能变高，且表面有缺陷产生，使其在可见光区具有显著的吸收。石墨掺入量为5%、球磨时间为12 h的石墨/TiO2样品对甲基橙具有优异的光催化降解效果，在70 min的降解时间内甲基橙的降解去除率可达95.08%。石墨/TiO2复合光催化剂的光催化反应速率常数k为0.043035 min-1，是纯TiO2的2.64倍。

以纳米管(MWCNTs)和纯钛为原料，用微波烧结法原位合成TiC增强钛基复合材料，研究了这种材料的组织和性能并探讨了TiC增强相的生成机理。结果表明，微波烧结时MWCNTs与Ti原位生成TiC增强相。MWCNTs的添加量(质量分数，下同)低于1%时TiC呈现颗粒状且分布均匀，Ti基体致密；MWCNTs的添加量高于1.5%时TiC呈树枝晶形貌，Ti基体的组织粗化使复合材料出现较多的孔洞。MWCNTs的添加使材料由粘着磨损为主转变为磨粒磨损为主。随着MWCNTs添加量的提高，复合材料的显微硬度先提高后降低。MWCNTs添加量为1%的复合材料显微硬度最高(约为527HV)、耐磨性能最好(摩擦系数约为0.35)。与纯钛相比，TiC增强钛基复合材料的显微硬度提高了1.2倍，摩擦系数降低了0.4。

研究了Ti-6Al-4V钛合金板材的室温蠕变行为及其对合金后续使用性能的影响。结果表明：合金的宏观织构、应力水平以及预塑性应变都显著影响其室温蠕变行为。在加载方向上合金的<0001>峰值极密度越高，则其加工硬化指数越大、蠕变指数越小、室温蠕变性能越好。足够大的应力，是合金发生室温蠕变的必要条件。只有在蠕变应力不小于0.85σy的条件下才能观察到较为明显的室温蠕变，且室温蠕变效应随着蠕变应力水平的增大而增大。在室温下无论是蠕变还是单调加载引起的塑性应变，都抑制合金的后续蠕变行为。预加的塑性应变虽然抑制合金的后续蠕变应变，却使合金的后续疲劳性能恶化。

采用平板共培养法测定Ti-Zr-Cu合金表面的菌落数，通过CCK8细胞增殖检测、鬼笔环肽细胞染色观察细胞核和细胞骨架形貌、细胞凋亡和黏附能力测定，研究了Ti-Zr-Cu合金的抗菌性能和体外生物相容性。结果表明，空白样品和Ti-Zr合金表面上的菌落密集，而Ti-Zr-Cu合金表面上的菌落数极少。Ti-Zr-Cu合金对金黄色葡萄球菌和大肠杆菌的抗菌率分别达到98.28%和97.67%，表现出优异的抗菌性能。MC3T3-E1在Ti-Zr-Cu合金表面培养1、4、7 d的相对增值率分别为168.8%、109.8%和106.5%，均高于100%，表明这种合金没有细胞毒性。细胞在Ti-Zr-Cu合金表面上的附着和铺展良好，有利于贴壁细胞在其表面黏附和进一步增值，表明Ti-Zr-Cu合金具有良好的生物相容性。Ti-Zr-Cu合金对细胞凋亡没有不良影响。从Ti-Zr-Cu合金表面细胞的SEM照片可见细胞的粘附正常，也表明其具有良好的生物相容性。

为了提高Ti-6Al-4V合金的加工硬化率和塑性，基于其团簇成分式12[Al-Ti12](AlTi2)+5[Al-Ti14](V2Ti)设计成分式为4[Al-Ti12](AlTi2)+12[Al-Ti14](V2Ti)的(Ti-4.13Al-9.36V, %)合金，采用激光立体成形工艺制备Ti-4.13Al-9.36V和Ti-6.05Al-3.94V(对比合金)，研究了沉积态和固溶温度对其显微组织和力学性能的影响。结果表明，沉积态Ti-4.13Al-9.36V和Ti-6.05Al-3.94V合金的显微组织均由基体外延生长的初生β柱状晶和晶内细小的网篮α板条组成。Ti-6.05Al-3.94V合金的初生β柱状晶的宽度约为770 μm，α板条的宽度约为0.71 μm；而Ti-4.13Al-9.36V合金的初生β柱状晶的宽度显著减小到606 μm，α板条的宽度约为0.48 μm。经920℃固溶-淬火处理后Ti-6.05Al-3.94V样品的显微组织为α'+α相，其室温拉伸屈服强度约为893 MPa，抗拉强度约为1071 MPa，延伸率约为3%。经750℃固溶-淬火处理后Ti-4.13Al-9.36V样品的显微组织为α''+α相，与α'马氏体相比，应力诱发的α''马氏体能显著地提高合金的加工硬化能力，其室温拉伸屈服强度约为383 MPa，抗拉强度约为 989 MPa，延伸率达到了17%。这表明，根据团簇理论模型调控α''+α的显微组织能有效提高激光立体成形Ti合金的加工硬化能力和塑性。

用两步阳极氧化法简便快捷地制备出低成本TiO2纳米碗阵列。固定阳极氧化电压、实验温度和电解液浓度等因素、改变第二次阳极氧化时间并结合扫描电镜等测试手段考察阵列碗状结构的形成过程，从阵列的形成机制研究了TiO2纳米碗内TiO2阻挡层的纵向生长、电解液的溶解、纵向腐蚀及横向扩展之间关系的变化。结果表明，当纵向生长与纵向溶解、纵向腐蚀与横向扩展达到平衡时，TiO2碗内纳米孔消失，孔径与碗口直径相同。当第二次阳极氧化时间为110 s时，合成出133 nm的TiO2纳米碗状阵列。

对自主设计的新型亚稳β钛合金Ti-4Mo-6Cr-3Al-2Sn(%，质量分数)在不同温度进行固溶和固溶时效处理，观察其显微组织和测试室温拉伸性能。结果表明：随着固溶温度的提高固溶态组织中的初生α相减少，当固溶温度高于相变点后初生α相完全消失，几乎全部为明显长大的粗大β晶粒。固溶温度为900℃的固溶态合金具有良好的强度和塑性匹配，屈服强度为898.7 MPa、抗拉强度为962.5 MPa、断裂伸长率为12.7%。在不同温度固溶处理的时效态合金，均析出了细小的次生α相。固溶温度低于相变点时，在初生α相间析出的细小次生α相呈60°或者平行交错排列；固溶温度高于相变点时初生α相几乎完全消失，随着固溶温度的提高析出的次生α相片层间距变大并粗化。在所有固溶温度下，时效态组织中沿原始β晶界处均析出了连续的晶界α相，合金的塑性均较差。经过750℃/0.5 h固溶和500℃/4 h时效的合金具有良好的强度和塑性匹配，其抗拉强度为1282 MPa，屈服强度为1210.6 MPa，断裂伸长率为5.3%。

使用Gleeble-3800 热模拟试验机研究了Ti-62A合金在变形温度为800~950℃、应变速率为0.001~10 s-1条件下的热压缩变形行为。结果表明，随着变形温度的提高出现Ti-62A合金的动态软化率降低的反常现象。(α+β)双相钛合金中Mo、Cr等β稳定元素的原子活性随着温度的升高而逐渐降低和β相比例增大，Jmatpro软件的热力学计算表明(α+β)双相钛合金的这一现象与此有密切关系。而α钛合金和β钛合金出现动态软化速率降低，与加工温度升高β相比例增大的关系更密切。从800℃升高到950℃，Ti-62A合金中β相的比例由32.1%提高到84.3%，Mo、Cr活性的降幅均达到64%。这些因素使变形过程中Ti-62A合金的晶界迁移速度和动态软化速率均随变形温度升高而降低，其950℃的真应力-应变曲线多为典型的动态回复型。α相的含量随着变形温度的提高而降低，且在较高的变形温度下β相的晶粒尺寸也较为粗大。构建的基于应变补偿的Ti-62A合金Arrhenius变形抗力模型，能较好地预测合金的流变应力行为，其相关系数R达到0.990，预测值与实测值的平均相对误差为8.983%。

将TiNb2O7的前驱体在不同温度(400℃、800℃、900℃、1000℃和1100℃)煅烧，用固相合成法制备TiNb2O7负极材料并对其样品进行了TG-DSC、XRD和SEM表征和电化学性能测试。结果表明：在900℃煅烧前驱体，锐钛矿与Nb2O5反应的主要产物为Ti2Nb10O29。Ti2Nb10O29与金红石反应生成了TiNb2O7，生成纯单斜相TiNb2O7的最佳条件为在1100℃煅烧6 h。TiNb2O7负极材料在0.2C电流密度时初始容量为278.4 mAh/g，初始库伦效率为82.9%。TiNb2O7具有良好的倍率容量，在1C循环100次后容量保持率为89%。

用磁控溅射在硅片上制备MoS2和Ti-MoS2薄膜，并将其在恒温恒湿箱中在AT 30℃、RH 70%条件下存储360 h。使用XRD谱、XPS谱和紫外-可见分光光度计、四探针测试仪表征分析薄膜的结构、在恒温恒湿条件下存储前后的表面化学状态和电学性能，研究了Ti掺杂对薄膜抗氧化性和电学性能的影响。结果表明：Ti掺杂影响MoS2薄膜的晶体取向。随着Ti靶电流的增大薄膜的结晶性变差，Ti靶电流为0.6A时薄膜呈无定型结构且禁带宽度减小、电导率提高；在恒温恒湿条件下存储后薄膜的部分氧化而呈MoS2与MoO3的复合状态，随着Ti靶电流的增大IMo-O/IMo-S比提高、禁带宽度略有增大，Ti靶电流为0.4A的Ti-MoS2薄膜其化学稳定性较高。

使用热力学软件设计了一种新型双相高熵合金(FeCoNiTi)，利用真空电弧熔炼和热处理制备出FeCoNiTi高熵合金块体材料。表征结果表明，FeCoNiTi高熵合金由层状结构的Laves相和魏氏体板条FCC相组成。在室温下FeCoNiTi高熵合金具有良好的综合力学性能(抗压强度σb=2.08 GPa，压缩应变ε=20.3%)。高强度来自“硬”Laves相(层状结构)的强化，而“软”FCC相(魏氏体板条)中的位错滑移和变形孪晶提供塑性。

采用放电等离子烧结技术(SPS)在950℃/80 MPa/10 min条件下制备粉末冶金Ti-22Al-25Nb(原子分数，%)合金作为初始材料，将其分别在940~1100℃、10~120 min和800℃/8 h条件下进行固溶处理和时效处理，研究了固溶+时效处理对粉末冶金Ti-22Al-25Nb (原子分数，%) 合金的微观组织和显微硬度的影响，并建立了显微硬度的演变模型。结果表明，随着固溶温度的提高和保温时间的延长B2相的晶粒尺寸增大、均匀度提高，在940~1010℃晶粒长大的速率最低，在1100℃晶粒尺寸的均匀度达到最大值0.84。板条O相的尺寸和数量对合金的性能有显著影响。在(B2+O)两相区时效后，其尺寸和数量显著影响合金性能的次生板条O相的体积分数提高、尺寸减小，尤其是相互交叉、缠结的O/O相数量的增多，使合金的显微硬度提高；在1060℃/60 min/Water cooling(WC)+ 800℃/8 h/Furnace cooling(FC)条件下处理的合金，其显微硬度达到最大值434.92 HV。

用磁控溅射法在ITO玻璃基底上制备Ti-Co合金薄膜，对其阳极氧化处理制备出钴掺杂TiO2纳米管阵列薄膜，研究了钴掺杂对纳米管阵列薄膜的形貌、结构、吸收光谱以及光催化还原性能的影响。结果表明：钴掺杂TiO2纳米管阵列薄膜为锐钛矿相，管状阵列的管径均一、排列规整。钴掺杂使薄膜形成(001)择优取向。随着钴掺杂量的提高，薄膜吸收可见光的能力提高。钴含量(原子分数)为0.19%的薄膜光催化性能最优，可见光照150 min后对Cr(VI)的还原率可达98.4%。

先采用高压静电纺丝技术制备二氧化钛/聚酰胺酸(TiO2/PAA)复合纤维膜，然后对其进行热亚胺化处理制备出二氧化钛/聚酰亚胺(TiO2/PI)复合纤维隔膜。使用扫描电子显微镜(SEM)、傅里叶红外光谱分析仪(FTIR)、热失重分析仪和电化学工作站测试了TiO2/PI复合纤维隔膜的基本性能和电化学性能，结果表明：隔膜具有明显的三维网状结构，与未改性的纯PI隔膜相比，改性后TiO2/PI复合纤维隔膜的拉伸强度、孔隙率和吸液率分别提高到16.74 MPa、77.5%和550%；其热收缩性能较好，整体电化学性能优异。制备的LiFePO4(磷酸铁锂正极)/TiO2/PI/C(石墨负极)电池具有优异的循环稳定性和高放电容量，在1 C条件下进行100个循环后，其库伦效率在25℃和120℃高达96.7%和90.7%。

使用透射电镜(TEM)研究了Ti65合金在600~650℃、120~160 MPa条件下的蠕变变形行为及其微观变形机制。结果表明：初级蠕变变形机制主要由受攀移控制的位错越过α2相的过程主导；稳态蠕变阶段蠕变机制主要由受界面处扩散控制的位错攀移的过程主导，且应力指数为5~7。在初级蠕变阶段α2相与位错的相互作用是α2相对合金高温强化的主要方式，在稳态蠕变阶段沿α/β相界分布的硅化物阻碍位错运动与限制晶界滑移是硅化物对合金强化的主要方式。