采用仿真和实验相结合的方法，系统研究了含有两尺寸组粒子分布的多相材料的再结晶过程。建立了可描述大粒子激发形核和小粒子钉扎作用的Monte-Carlo仿真模型。利用仿真定量研究了两种粒子各种参数对形核和再结晶晶粒长大过程的影响，表明粒子激发形核效率依赖于大粒子影响区的储存能和局部小粒子的分布状态；基体平均储存能和大粒子高应变区储存能作为驱动力和小粒子钉扎阻力的竞争，决定整体材料发生完全再结晶、部分再结晶或再结晶被完全抑制。将Al－(0.3—1.1)%Zr(质量分数)系列合金的实验结果与相同形变和粒子参数条件下的仿真结果进行了比较，再结晶组织形貌和再结晶动力学的仿真计算和实验观测符合良好。

应用不确定性纹理谱进行金属断口形貌的识别；采用最小距离分类器, 对等轴韧窝、拉长韧窝、解 理、疲劳和沿晶等典型断口进行分类。分析结果表明, 这种方法具有较好的分类效果。

利用原位X射线衍射及线形分析方法，测量加热过程中冷轧SiCwAl复合材料基体晶块尺寸及显微畸变的变化规律，探讨复合材料再结晶行为。结果表明，复合材料基体晶粒长大及高温回复激活能均与纯Al自扩散激活能接近，证实了再结晶后晶粒长大伴随着高温回复现象，并且晶须对复合材料基体晶粒长大及高温回复的影响不明显。

为了定量地描述多元合金的实际形核过程，引入实验参数,建立了工业多元合金凝固过程中的经验形核模型, 该模型把形核率与最终晶粒密度联系起来。该模型能根据设计的参考试样的实验结果计算工业合金凝固过程中单位体积熔体中有效异质核心表面Sv和熔体中有效异质核心润湿角因子f， 进而分析实际铸件的形核特性。利用所建立的经验形核模型，针对Al-7Si合金和Al-7Si-0.55Mg合金，计算了一定熔炼条件下的形核参数。

利用纳米压入仪对Si片上的多晶Cu膜进行压入蠕变研究。实验结果显示晶粒尺寸大于200 nm时，应力指数对晶粒尺寸不敏感。当晶粒尺寸小于200 nm时，因压头底部更多的晶粒参与变形, 应力指数随晶粒尺寸的降低而增大.认为薄膜材料存在一个对应力指数不敏感的最小临界晶粒尺寸lc。Cu膜的应力指数随保载载荷增大而增大，其主要原因在于高载荷下位错强化机制使蠕变率降低。

用直流等离子体增强化学气相沉积设备在不锈钢表面沉积纳米晶TiN和纳米非晶TiN+Si3N4复相薄膜。主要研究了氧元素对薄膜硬度的影响。结果表明,薄膜中极其微量的氧含量就会使nc－TiN + a－Si3N4薄膜的硬度大幅降低。薄膜中氧含量小于0.2%(原子分数)，薄膜硬度可以达到45—55 GPa，而氧含量升至1%—1.5%后，薄膜硬度降至30 GPa左右。其原因与晶界处形成SiOx相有关。

利用表征纳米微粒形状效应的形状因子与金属纳米微粒结合能的尺寸效应表达式，建立了金属纳米微粒尺寸形状效应的熔化热力学模型，预测了金属纳米微粒存在的最小临界尺寸和最低熔化温度。对纳米微粒Au, In, Al和Sn熔点、熔化熵及熔化焓的预测值与实验结果相一致。

对IF钢板的罩式退火(BA)和连续退火(CA)工艺进行了模拟实验，并运用EBSD技术对两种IF钢板的织构、晶界特征分布及其与二次加工脆性之间的关系进行了研究。结果表明, 两种不同退火工艺的IF钢板在织构和晶界特征分布上存在很大的差异：(1) 连续退火IF钢板呈现强烈的111再结晶织构，它由两类取向晶粒组成；罩式退火IF钢板的111再结晶织构相对较弱，且主要由111-110组成；(2) 连续退火IF钢板中含有较多的3, 13, 9和11重位晶界, 而罩式退火的IF钢板中只含有3和13重位晶界；(3) 连续退火IF钢板中低能晶界与高能随机晶界均匀分布；而罩式退火IF钢板中低能晶界成团集中分布；高能晶界分布在团簇周围构成粗大的网状；这是IF钢板产生二次加工脆性的重要原因。

分析了专家系统和人工神经网络各自的特征和优缺点及其在选材和热处理方面的应用，将人工神经网络技术引入齿轮选材和热处理专家系统，建立了两级BP网络模型，在很大程度上克服了传统专家系统的缺陷。本系统包含有大量的齿轮选材和热处理资料

提高低碳锰钢中碳含量, 低碳锰钢形变强化相变孕育期明显延长,转变动力学曲线整体向高应变方向移动。提高锰含量，相变孕育期有所延长，转变动力学过程明显变缓。提高碳、锰含量，钢中铁素体形核率增大，晶粒细小，碳的影响程度比锰显著。过冷奥氏体形变过程铁素体转变分三个阶段,第一阶段符合Cahn的位置饱和机制，第二、三阶段不符合位置饱和机制。

用Edelberg 和Aydil的等离子体鞘层模型, 对电弧离子镀中大颗粒在脉冲偏压鞘层中的带电及受力情况进行了分析和计算, 为大颗粒由于带负电而受到电场力排斥从而被净化的实验现象和物理模型提供佐证。

针对脉冲偏压电弧离子镀技术，分析了影响基体沉积温度的各项因素及其影响程度。在直流偏压电弧离子镀沉积温度计算模型的基础上，在偏压输出波形为近方波的相对规范形状的条件下，将脉冲离子轰击输入能量功率等效成直流输入功率与占空比的乘积，再基于能量平衡原理建立脉冲偏压电弧离子镀基体沉积温度的理论计算模型，最后用实测的沉积温度对计算模型进行检验，在－1000——0 V的偏压范围内，理论与实验得到了好的吻合。

应用金相、X射线衍射和微区成分分析研究了20钢经离子氮化后在不同温度渗铬(复合渗铬)所得渗铬层的显微组织及其生成机制。不同温度复合渗铬层的表面层均由CrN(fcc)，－Cr2N(hcp)和－(Cr, Fe)(bcc)组成，其中 －(Cr, Fe)的含量随渗铬温度提高而减少。在复合渗铬过程中，原先的氮化白亮层发生扩散反应相变, 生成复合渗铬白亮层，而扩散层中的相变主要是析出/共析转变，生成'氮化物析出带和/或一种类似珠光体的（+')共析反应带。

利用热模拟压缩变形实验研究了含Nb钢过冷奥氏体形变强化相变的组织演变规律,探讨了微量Nb对形变强化相变的影响, 并对转变动力学和晶体取向进行了分析。结果表明，含Nb钢在A3—A r3之间的形变过程中主要以形变强化相变为主。与低碳钢相比，含Nb钢形变强化相变的孕育期变长，完成相变所需的应变量也相应增加, 使得其转变动力学曲线向高应变方向平移，含Nb钢的转变动力学曲线可划分成两个阶段，其中第一阶段固溶Nb阻碍铁素体相变，使孕育期推迟，而第二阶段形变过程中动态析出的Nb(C, N)既为铁素体相变提供了大量的形核位置, 又钉扎铁素体晶界, 阻碍铁素体晶粒的长大。在这种以形核为主的过程中出现了<111>和<001>两种织构的交替变化。

建立了三维移动热源作用下焊接熔池的数学模型，模拟了不同氧含量下熔池中的速度场和温度场。结果表明，氧化物活性剂中的氧元素改变了熔池中的表面张力温度系数，从而影响熔池中的流动方式，是熔深和深宽比增加的重要原因；随着氧含量的增加, 深宽比和熔深急剧增加, 熔宽减小。当氧含量超过15010-6时，增加氧量，熔池表面最高温度减小，并逐渐趋于一定值；当氧含量超过20010-6时，深宽比、熔深和熔宽趋于一定值；氧含量小于30010-6时,熔池表面最高温度高于正表面张力温度系数作用的温度范围，正、负表面张力温度系数在熔池中同时存在。当氧含量超过30010-6时，熔池表面最高温度处于正表面张力温度系数作用的温度范围之内,熔池中的表面张力温度系数为正值；随着氧含量的增加，在熔池中出现数目、大小、方向、位置不同的涡流，当两个涡流的方向均由熔池边缘流向熔池中心的环流时，涡流有效地把电弧能带到熔池底部,产生较大的熔深和深宽比。

进行了交变电磁辐射下附Au/Ni镀层BGA焊盘上SnPb共晶钎料球感应自发热重熔形成钎料凸台的实验，并分析了感应自发热重熔以及固态老化对SnPb共晶钎料与Au/Ni镀层焊盘界面反应的影响。研究结果表明，交变电磁辐射一次重熔与红外重熔结果一样使Au镀层完全消失，并在钎料中形成离散的针状AuNiSn4，但是二次重熔结果由于电磁场作用下液体金属内固态金属颗粒聚集效应作用的结果使AuNiSn4金属间化合物富集在钎料与焊盘的界面处。固态老化过程中针状AuSn4转化为层状(AuxNi1-xSn4并粘着在AuxNi1-xSn4上，抑制Ni3Sn4的长大。

运用等电子浓度和变电子浓度线判据实现了Zr—Al－Co块状非晶合金的成分优化.在(Al50Co50)－Zr等电子浓度线(e/a=1.5)和(Zr9Co4)－Al及(Zr78.5Co21.5)－Al变电子浓度线上设计成分，并通过吸铸法制备块状合金。实验结果表明，在((Al50Co50)－Zr等电子浓度线和(Zr9Co4)－Al变电子浓度线上可形成块状非晶合金，且非晶合金的热稳定性与非晶形成能力随电子浓度的增大而单调递增。其中。(Al50Co50)－Zr等电子浓度线和(Zr9Co4)－Al变电子浓度线交点处形成的Zr53Al23.5Co23.5非晶合金,具有最大的热稳定性和非晶形成能力，特征热力学参数Tg=783 K，Tx=849 K，Tg/Tm=0.637，Tg/Tl=0.590。

依据双材料模型分析高温合金氧化膜的应力状态，确定了氧化膜弯曲剥落的最大挠度与氧化膜压应力间关系。利用界面断裂力学理论，建立了高温合金氧化膜剥落的弯曲图。镍基高温合金氧化表面剥落的Al2O3氧化膜，在界面粗糙度参数为0.3——0.4，临界弯曲指数c为1和临界粘附性指数c为1.15时，弯曲剥落特性与实验结果相符。高温合金氧化膜的弯曲图合理解释了氧化膜的弯曲剥落过程。

通过对奥氏体再结晶行为的研究得到35CrMo钢发生动态再结晶的形变条件为：形变温度T>1000℃, 应变速率1/s。描述动态再结晶动力学方程f=1-exp(-b(Z)tn(Z))中的系数b和n与变形参数Z有关。计算值与实测值较为吻合。通过非线性回归得到35CrMo钢的动态再结晶晶粒尺寸的关系式为：DDRX=2.25104Z-0.22。通过双道次压缩和单道次压缩保温实验，得出35CrMo钢静态再结晶激活能和动力学方程。

通过扫描电镜(SEM)研究了稀土氧化物La2O3对铁基合金激光熔覆层组织形貌的影响，用纳米硬度探针测定了熔覆层与基体界面附近和搭接区的硬度和弹性模量，并用MT--3型显微硬度计测试了多道熔覆层硬度的面分布。结果表明,稀土的加入细化了晶粒，减小了二次枝晶间距；近界面和搭接区的纳米硬度和弹性模量有不同程度的提高。硬度面分布测量结果表明，加入稀土后熔覆层的平均硬度(HV)约为500，比未加稀土的提高约50。本文还讨论了稀土作用的机理。