超高性能混凝土(UHPC)因其优异的力学性能和耐久性已得到广泛应用。然而带有裂缝的UHPC结构在冻融循环作用下的长期服役性能仍存在安全隐患。当前研究多聚焦于无损UHPC，针对已产生损伤的UHPC在冻融作用下的性能退化机制仍缺乏系统研究。本工作系统探讨了冻融循环条件下裂后UHPC的拉伸性能演化机制。通过预拉伸试验使试件产生初始裂缝，经历不同次数的冻融循环或不同龄期的水浴养护后，对试件开展二次拉伸试验直至其破坏。结果表明：水浴养护显著促进了UHPC的力学性能恢复，形成的水化产物如水化硅酸钙凝胶和氢氧化钙，有效填补了裂缝，提升了基体的密实性，达到了自愈合效果。在冻融循环的初期，UHPC的裂缝愈合效果较为显著，但在经过300次循环后，裂缝扩展和基体劣化加剧，导致力学性能显著下降。此外，通过单纤维拔出试验揭示了界面粘结性能的变化规律，微观测试进一步分析了二次水化和碳化反应在UHPC冻融过程中的作用机理。

对不同钢渣粉掺量(0%、20%、40%、60%，质量分数)的聚乙烯纤维增强工程水泥基复合材料(PE-ECC)进行抗压强度和单轴拉伸试验，分析了钢渣粉对PE-ECC抗压强度的影响和拉伸应力-应变变化规律，并通过扫描电子显微镜(SEM)对PE纤维与掺钢渣粉工程水泥基复合材料（ECC）基体界面特性进行了微观形貌分析。结果表明，钢渣粉的掺入会降低PE-ECC的抗压强度、开裂应力及峰值应力，但提高了PE-ECC的拉伸韧性。此外，钢渣粉的掺入还改善了纤维与基体界面的结合状态。采用双折线本构模型能有效描述PE-ECC的拉伸应力-应变关系。本研究为ECC的多样化制备和工程应用提供了有价值的参考。

将超弹性形状记忆合金纤维(SMAF)掺入高延性工程水泥基复合材料(ECC)可制得兼具高延性及自恢复性能的新型复合材料SMAF增强ECC（SMAF-ECC）。制备ECC所用的聚乙烯醇(PVA)纤维原材料价格较高，本文采用价格相对低廉的聚丙烯(PP)纤维部分代替PVA纤维制备PP/PVA混杂纤维ECC；再掺入SMAF，制备出SMAF增强PP/PVA混杂纤维ECC，从而实现复合材料成本的降低。为探究该低成本SMAF-ECC是否仍然具备良好的力学性能，论文通过单轴拉伸试验研究不同SMAF掺量和直径下SMAF-ECC的拉伸性能。结果表明：SMAF掺量和直径对SMAF-ECC材料的拉伸性能影响显著；当SMAF直径为0.2 mm、掺量为0.2%(体积分数)时，SMAF-ECC试件拉伸性能最优，相较于ECC试件，SMAF-ECC试件的初裂应力增幅最高为16.79%，极限拉伸应力、应变分别提高了20.85%、2.87%。

系统研究了工艺参数对激光选区熔化（selective laser melting，SLM）成形AlSi12合金填充及轮廓区缺陷的影响，分析了不同缺陷产生的机理，并提出了控制方法。结果表明，AlSi12合金中未发现裂纹，只有气孔和未熔合孔两类孔洞缺陷。填充区内，随激光功率增大，孔洞由未熔合孔转变为气孔；随扫描间距、扫描速度增大，孔洞由气孔转变为未熔合孔。轮廓区内，当线能量密度过低（0.10 J/mm）时，出现未熔合孔，轮廓与填充区不能良好结合；当线能量密度过高（0.60 J/mm）时，轮廓与填充区结合良好，但出现气孔。未熔合孔产生机制为：粉床输入能量低，液相量少且黏度高，无法良好铺展。气孔产生机制为：粉床输入能量高，金属气化强烈，造成熔池剧烈搅动，卷入的保护气在深熔模式下难以逸出。通过调整工艺参数，控制熔深和熔宽，可在实现良好搭接的同时保证气体逸出，实现填充区及轮廓区均致密成形，致密度达到99.9%，试样性能优良：抗拉强度422.6~446.9 MPa，屈服强度280.4~295.4 MPa，延伸率9.8%~13.0%，显著优于铸造ZL108合金。

系统地研究了不同退火热处理工艺对不同构建方向上激光选区熔化（SLM）316L不锈钢拉伸性能的影响。结果表明，不同构建方向的SLM试样存在显著的拉伸性能各向异性。经过950 ℃退火热处理0.5 h，0°、45°和90°试样的延伸率显著提高了20.21%、31.54%和16.93%，而极限抗拉强度略微降低了7.05%、3.35%和2.19%。同时，0°、45°和90°试样的胞状晶粒的平均尺寸分别减少了34%、51%和46%，平均位错密度分别减少了5.71%、10.00%和43.62%。此外，不同构建方向的SLM试样均发生了不同程度的再结晶。细晶强化、低位错密度和再结晶的协同作用促使不同构建方向的SLM试样的韧性和各向同性都得到了显著提高。最后，揭示了退火热处理对不同构建方向的SLM 316L不锈钢各向同性的增强机制。

以Ti6Al4V钛合金为研究对象，开展了双脉冲激光冲击强化实验，采用透射式电子显微镜分析了未处理、单脉冲激光冲击强化与双脉冲激光冲击强化诱导的微观组织特征，并采用万能实验台探究了双脉冲激光冲击强化Ti6Al4V钛合金的拉伸性能。结果表明，单脉冲激光冲击强化试样表层形成了高密度位错，而双脉冲激光冲击强化试样则表现为亚晶和细晶结构。相较于未处理试样和单脉冲激光冲击强化试样，双脉冲激光冲击强化试样的表面显微硬度分别增加了16.7%和10.1%，影响层深度达到550 μm，抗拉强度分别提升了7.09%和4.81%，延伸率维持在13.48%。双脉冲激光冲击强化通过诱导细晶-粗晶-细晶的复合结构，可在维持较好延伸率的同时提升材料的抗拉强度。

为促进再生细骨料(RFA)在高延性水泥基复合材料(HDCC)中的应用,研究了 RFA 取代率(0% 、25% 、50% 、 75% 、100% ,质量分数)对 HDCC 抗压强度、拉伸性能、四点弯曲强度和碳化耐久性的影响。 结果表明,随着 RFA 取 代率提高,HDCC 的抗压强度逐渐下降,但拉伸性能与弯曲强度显著提高。 100% RFA 取代率下 HDCC 峰值应变为 3. 06% ,弯曲强度为 7. 9 MPa,较天然细骨料 HDCC 分别提升了 31. 33% 和 11. 27% ,表现出良好的延展特性。 当 RFA 取代率高于 50% 时,有助于提高 HDCC 的碳化耐久性。 基于测试结果进行拟合,建立了关于 RFA 取代率的 HDCC 碳化深度预测模型。

高韧性水泥基复合材料(ECC)具有优异的力学性能和裂缝控制能力，已应用在大尺寸的板梁结构中，但因造价过高限制了其进一步的推广应用。机制砂在生产过程中会产生大量的石粉，如处理不当则会严重污染环境。为达到降低ECC造价及保护环境的双重目标，本文以花岗斑岩石粉代替河砂来配制花岗斑岩石粉高韧性水泥基复合材料(GP-ECC)，研究了其各项性能，并建立了GP-ECC自收缩预测模型。研究表明，GP-ECC试件均表现出多缝开裂与应变硬化的特征，其抗压强度和抗折强度均随石粉取代率的增加而先减小后增大，完全取代时性能最优，其28 d拉伸峰值应力达4.4 MPa，极限应变超4.2%，抗压强度均超50 MPa，抗折强度超18 MPa。GP-ECC试件的早期自收缩值随石粉取代率的增加而增加，其中石粉完全取代河砂时的自收缩值为3 133.3 μm/m，较基准试件增加了117.3%，故抑制GP-ECC的自收缩很有必要。同时，本文提出的自收缩预测模型能够有效预测GP-ECC的自收缩变化情况。SEM测试结果表明，PVA纤维在花岗斑岩石粉水泥基体中分散均匀，能协同工作。