界面金属间化合物的厚度和种类是影响铝/钢异种材料激光熔钎焊接头性能的关键。研究了不同摆动参数下接头金属间化合物（IMCs）的厚度和种类，并进一步分析了不同摆动参数下接头的拉伸性能及断口形貌。结果表明，摆动激光可以改善铝/钢异种材料激光熔钎焊接头界面金属间化合物的厚度和相组成。未加摆动激光时，在界面形成了厚度约为8.45 μm的两层IMCs，焊缝侧IMCs为τ₅-（Fe，Ni）_1.8Al_7.2Si，钢侧IMCs为θ-（Fe，Ni）（Al，Si）₃。当激光摆动直径为2 mm、频率为30 Hz时，IMCs的分布更加连续均匀，厚度约为2.21 μm，界面层组织为τ₅-（Fe，Ni）_1.8Al_7.2Si，最优接头线载荷为289.1 N/mm，比未加摆动激光时的接头线载荷提高了约33.9%。

针对铝型材表面缺陷种类多、尺度差异大、小目标容易漏检等问题，提出了KCC-YOLOv5——一种基于YOLOv5s改进的铝型材表面小缺陷检测模型。首先利用IoU（intersection over union）-K-means++算法代替K-means算法聚类锚框，获得最贴合铝型材表面缺陷的锚框，提高小目标锚框的质量；其次，提出全局注意力模块C3C2F，并引入主干层，在减少参数量的同时增强小目标的语义信息和全局感知能力；最后将颈部最近邻插值上采样方式换为轻量级上采样算子CARAFE（content-aware reassembly of features），充分保留上采样特征图的小目标信息。实验结果表明，改进模型KCC-YOLOv5的均值平均精度为94.6%，相比于YOLOv5s提高了2.8个百分点，小目标漆泡和脏点的平均精度分别提高了5.2和12.4个百分点。KCC-YOLOv5模型在保持大目标检测精度小幅度提升的同时显著提升了小目标的检测精度。

采用超声波辅助激光熔化沉积法制备SiCp/AlSi30复合材料, 研究SiC质量分数对铝基复合材料相组成、微观组织及力学性能的影响规律。当SiC的质量分数小于10%时, 液态铝合金与SiC颗粒之间未发生界面反应, 陶瓷颗粒保持原始的形态。当SiC的质量分数达到15%时, 部分SiC颗粒与熔融的铝合金反应形成了针状的Al4SiC4。SiC增强相的加入促进了硅相的非均匀形核, 导致初生硅尺寸的细化。由于高硬度增强相的加入和晶粒细化的共同作用, 质量分数10%碳化硅颗粒增强AlSi30复合材料的力学性能得到提高, 其显微硬度与未增强的AlSi30合金相比提高了25.3%。此外, 质量分数10% SiCp/AlSi30的摩擦因数和磨损率与超声波辅助激光熔化沉积法制备的纯AlSi30合金相比分别降低了19%和25%, 复合材料磨损性能得到提高。

以铝柱撑蒙脱石为模板、壳聚糖为碳源，采用水热法制备铝柱撑蒙脱石/碳纳米复合材料，然后热压得到铝柱撑蒙脱石基陶瓷/碳复合材料。通过X射线衍射仪、扫描电子显微镜、万能材料试验机和矢量网络分析仪等研究了碳含量对复合材料的致密度、力学、导电性能和吸波性能的影响。结果表明：铝柱撑蒙脱石/碳经热压烧结转变为莫来石/碳陶瓷材料，碳在热压中进一步石墨化，碳的引入提高了复合材料的导电性和韧性，同时在材料内部形成了大量界面极化，增强了复合材料的介电损耗，使陶瓷材料由透波体转化为电磁波吸收材料。随着铝柱撑蒙脱石中碳质量分数的进一步增加，复合材料内部微裂纹增多，弯曲强度逐渐降低。在1 300 ℃、20 MPa、保温120 min的条件下进行热压烧结，蒙脱石与壳聚糖质量比为32:1时，复合材料的断裂韧性最高，比不添加碳的陶瓷提高了11.41%；当蒙脱石与壳聚糖质量比为4:1时，复合材料的电导率最高，达到17.53 S·m-1。吸波性能测试模拟计算结果表明：所得材料在涂层厚度为1.4 mm时，最小反射损耗RL值达到-44.93 dB；当涂层厚度为1.6 mm时，最小RL值为-36.28 dB，有效吸收带宽为5.0 GHz。

低硅铝比X分子筛(LSX)经锂改性后因具有较高的N2吸附量和氮氧分离系数，在变压吸附(PSA)领域具有广泛的应用，但合成LSX分子筛的原料价格逐年上涨，导致其生产成本居高不下。钾长石(KAlSi3O8)富含氧化铝和氧化硅，钾还可以作为LSX分子筛的结构导向剂，是合成LSX分子筛的理想原料，可大大降低其生产成本。以嵩县钾长石为原料，经高温煅烧活化，加入晶种导向剂，采用导向剂法合成出了LSX分子筛，考察了硅铝比[n(SiO2)/n(Al2O3)]、碱硅比n[(Na2O+K2O)/ n(SiO2)]、水碱比[n(H2O)/n(Na2O+K2O)]、晶种导向剂用量(wSDA)、晶化温度(Tcry)、晶化时间(tcry)等对产物结构和性能的影响。结果表明，当n(SiO2)/n(Al2O3)=2.1～2.2，n(Na2O+K2O)/n(SiO2)=2.0～2.2，n(H2O)/n(Na2O+K2O)=35～45，wSDA =3%～5%，Tcry =90～100 ℃，tcry =10～14 h，所得LSX分子筛结晶度较高，颗粒大小为5～8 μm，Li+最大交换度可达98.7%，达到了工业上氮氧吸附分离所需的条件(Li+交换度大于96%)。

铁铝酸盐水泥具有优异的抗海水侵蚀性能，在海洋工程应用中具有突出优势。研究了海水拌和与掺入偏高岭土对铁铝酸盐水泥浆体的流动度、凝结时间、水化热、电阻率、内部温度、化学收缩、抗压强度和水化产物的影响。结果表明，掺入偏高岭土减小了水泥浆体的流动度，缩短了凝结时间，72 h化学收缩、24 h电阻率均减小，浆体内部温度峰值降低。偏高岭土掺量小于20%时可加快早期水化放热速率、化学收缩和电阻率，并可促进钙矾石生成。海水拌和能加快水泥水化，使得水泥浆体的流动度显著降低，凝结时间显著缩短，并生成水化产物Friedel盐。海水和适量的偏高岭土拌和促进了更多的钙矾石生成，提高了铁铝酸盐水泥浆体的抗压强度。各试样的180 d抗压强度与淡水拌和时相比提高48.6%~80.2%。

采用高温熔制法制备了1种CaO-MgO-Al2O3-SiO2非晶陶瓷材料，利用高速破碎技术和等离子喷涂技术在45号钢基体上制备得到钙镁铝硅酸盐陶瓷涂层。对块状陶瓷和涂层的物相组成、显微硬度和微观形貌进行了分析，通过拉伸实验测试了涂层的结合强度。通过盐溶液浸泡腐蚀实验研究了涂层的耐腐蚀性能和腐蚀机理。结果表明：钙镁铝硅酸盐陶瓷涂层的孔隙率为7.93%±3.27%，无明显层状结构，涂层显微硬度值为6.63 GPa，与块体材料相比仅降低了3.89%，非孔隙区域具有类块体陶瓷材料的显微结构和力学性能；涂层结合强度为(16.25±2.11)?偆bMPa，断裂发生在涂层与金属过渡层的界面处，与等离子喷涂其它陶瓷涂层的结合性能相当；通过1 000?偆bh的浸泡腐蚀实验得到涂层试样的腐蚀速率为0.102 6?偆bg瘙
簚m-2瘙
簚h-1，与基体试样相比降低了12.3倍，具有良好的耐腐蚀性能；分析腐蚀截面形貌发现，涂层的致密结构对腐蚀起机械隔绝作用，堆积在涂层孔隙与裂纹表面的腐蚀产物的溶解速率与腐蚀液渗至基体的速率达到平衡，减缓了腐蚀的发生。

海洋是地球系统中最大的碳库，我国海水贝类总产量大。大部分贝类仅利用其食用价值，贝壳作为固体废弃物随意堆放或掩埋。为提升贝类废弃物利用率，本论文研究了NaAlO2对贝壳粉-铝酸钙胶凝体系水化进程、固液相组成、孔隙结构及力学性能的影响机理。结果表明：NaAlO2加速水化进程，缩短凝结时间，略微提高硬化基体的密实度与力学性能。NaAlO2显著影响固液相组成。NaAlO2的加入提升了孔溶液的碱度，增强了CaCO3的反应性，使胶凝体系更倾向生成稳定相单碳型水化碳铝酸钙(C4AcH11)，并降低不稳定相水化铝酸一钙(CAH10)的含量。养护28 d时，3.75‰、5.00‰NaAlO2组样品分别生成13.0%与13.6%的C4AcH11，且不含CAH10。但由于NaAlO2提升了碱度，微晶AH3相的晶粒尺寸增大、胶凝特性降低。因此，过量的NaAlO2会导致力学性能下降。贻贝质碳铝酸盐胶凝材料在海洋土木工程建设领域具有应用前景。

高硫型贝利特硫铝酸盐水泥在海洋工程快速施工具有显著的优势，但是该水泥熟料后期强度发展不足。采用硼/磷复合掺杂的方法开展了提高后期强度的研究，并采用X射线衍射结合Rietveld全谱定量分析、扫描电镜、等温量热及热重分析等测试方法，研究了硼/磷复合掺杂对高硫型贝利特硫铝酸盐水泥熟料矿物形成、微观结构及水化等的影响。研究表明：硼、磷2种元素均能固溶到硅酸二钙的晶体结构中，形成结构缺陷，提高熟料中α-C2S含量，同时提高c-C4A3$的含量，促进了熟料早期的水化和后期强度的发展。