在Gleeble-3800试验机上进行了经1000~1200 ℃固溶处理后的节约型双相不锈钢(LDX)的拉伸变形实验，利用TEM分析了其加工硬化特性的微观机制，利用XRD测定计算了不同条件下形变诱导马氏体的饱和转变量。基于加工硬化规律对变形温度(室温~100 ℃)的敏感性，分别提出了室温变形时TRIP效应诱发塑性增量(或均匀延伸率增量)的量化指标：表观塑性增量(Δe)、单位体积马氏体诱发的平均塑性增量(Δeˉ)及只与奥氏体稳定性有关的本征塑性增量(Δe*)，探讨了固溶温度对它们的影响规律。结果表明：LDX中形变诱导马氏体相变(SIMT)存有γ→ε→α′与γ→α′ 2种机制，引发TRIP效应并使LDX表现出“三阶段”加工硬化特征。不同固溶温度分别对应不同的临界变形温度(Md)，使LDX在Md温度变形时不存在TRIP，固溶温度越高，Md越低、Δe越小。随着固溶温度增加，Δeˉ逐渐增加，而Δe*则逐渐减小，即奥氏体越稳定，TRIP本征增量越小。此外，Δeˉ与Δe*均与奥氏体稳定性系数(k)间存在一定的线性关系。
以使用高频直缝电阻焊连接的低碳铁素体不锈钢焊管为研究对象，对其进行不同温度的退火处理。通过OM、SEM、TEM和拉伸、冲击实验分别研究退火温度对低碳铁素体不锈钢高频直缝电阻焊接头组织和性能的影响。在高频直缝电阻焊过程中，低碳铁素体不锈钢管的焊缝区被迅速加热至奥氏体相区，较高的温度和压力使奥氏体晶粒粗化并发生畸变，空冷后转变为α-铁素体和马氏体组织。焊缝区硬度高约315 HV，而其在0 ℃下冲击值几乎为0。经950 ℃保温3 min退火处理后，焊缝区中马氏体组织全部分解，形成粒状贝氏体和α-铁素体组织，使其硬度降至约260 HV，同时将其在0 ℃下的冲击功从0 J提高至约23 J。
对G520马氏体不锈钢进行焊条电弧焊接和调质处理，利用OM、SEM、EBSD、XRD以及拉伸、冲击等实验研究了调质顺序对焊接接头组织及性能的影响。结果表明，焊前调质处理下焊接接头各区域组织差别较大，焊缝粗大柱状组织呈长条状分布且含有大量δ-铁素体；焊后调质处理焊接接头组织为均匀细小的板条马氏体。与焊前调质相比，焊后调质处理的焊接接头具有更优异的强韧性。焊缝经调质处理后，δ-铁素体得以溶解，粗大柱状组织分解成较小的马氏体板条块，在板条马氏体边界和原始奥氏体晶界形成一定量的逆变奥氏体，使大角度晶界比例增加，有效改善了焊缝金属强韧性。
利用XRD和OM研究了交流磁场对过共晶Al-2.55%Fe合金初生相的影响。结果表明：交流磁场不会改变过共晶Al-2.55%Fe合金初生相的类型，有无交流磁场作用下，初生相均为Al3Fe相，但交流磁场能显著改变初生Al3Fe相的分布和形貌。无磁场条件下，初生Al3Fe相在重力的作用下均匀分布在样品的底部，呈细小颗粒状。而在交流磁场的作用下，除了少部分细小颗粒状的初生Al3Fe相在样品底部呈金字塔状分布外，大部分初生Al3Fe相出现在样品的顶端边沿处，沿径向呈三角形分布。同时，顶部初生Al3Fe的相形貌由原来的细小颗粒状变为大的块状和棒状。随着磁感应强度的增大，交流磁场对初生Al3Fe相分布和形貌的影响增大，顶部初生Al3Fe相的含量增多。交流磁场对过共晶Al-2.55%Fe合金初生相分布和形貌的影响，主要是由交流磁场产生的Lorentz力和磁力共同作用的结果。
以含Zn和不含Zn的2种Al-Mg-Si-Cu合金为研究对象，研究了Zn添加(0.64%，质量分数)对预时效态Al-Mg-Si-Cu合金的自然时效行为和烘烤硬化响应的影响，并利用三维原子探针(3DAP)技术揭示了相关微观机理。结果表明，含Zn合金在80 ℃下预时效15 min后的自然时效过程中原子团簇的Zn含量增加，原子团簇的稳定性改变，与不含Zn合金相比，含Zn合金原子团簇生长得更快。含Zn和不含Zn合金在预时效后的自然时效过程中屈服强度增加，含Zn合金因为具有更小的原子团簇间距和更大的原子团簇剪切模量，其屈服强度始终高于不含Zn合金。预时效后自然时效不同时间后在170 ℃下进行30 min模拟烤漆处理，原子团簇向GP区和β"相的转变随着自然时效时间的延长而减弱，因此含Zn和不含Zn合金的烘烤屈服强度降低。Al基体中的Zn具有促进析出相转变的作用，因此含Zn合金的烘烤屈服强度始终高于不含Zn合金。
分别利用直流冷金属过渡(CMT)和变极性CMT脉冲复合技术进行TC4和ER2319焊丝的堆积，实现钛/铝异种金属丝材+电弧增材制造，通过高速摄像及电信号采集系统进行电弧形态、熔滴过渡以及电流/电压信号的采集分析；利用OM、SEM、TEM、EDS、硬度实验以及拉伸实验等方法对钛/铝异种金属构件的微观组织与力学性能进行分析。结果表明，变极性CMT脉冲复合堆积铝合金过程包括正极性脉冲阶段和负极性CMT阶段。在正极性脉冲阶段，电弧集中且热输入较大；在变极性CMT阶段，热输入较小且对构件具有明显的冷却效果。钛/铝异种金属构件的反应层包括过渡层和界面层，TiAl3界面层的厚度约为10 μm。在界面层存在微裂纹；反应层的硬度介于钛合金和铝合金之间；钛/铝异种金属构件的平均抗拉强度为65 MPa，所有拉伸试样均在界面层断裂，断裂方式均具有脆性断裂的特征。
选用第三代镍基单晶高温合金DD33，采用OM、SEM、EDS等分析手段，研究了室温~1100 ℃的热疲劳过程中不同第二取向板式试样圆孔孔周的氧化各向异性行为。结果表明，不同第二取向的第三代单晶高温合金含孔样品经560 cyc热疲劳实验后，冷却孔周围仍未产生裂纹，但其孔周氧化存在明显各向异性特征。并且，相同第二取向试样，孔周不同取向位置氧化层厚度差异明显；不同第二取向试样，孔周不同位置氧化层的厚度分布也不同。造成此差异的本质原因是由于第二取向不同引起样品宏观热应力的差别，导致孔的形状变化趋势与孔周不同位置热应力的差别，与孔周不同位置微观组织差异共同作用的结果。
开展了不同Re和Ta含量抗热腐蚀单晶高温合金900 ℃长期时效的实验研究，定量分析了0~7500 h时效过程中γ′形貌、尺寸的演化和拓扑密排(TCP)相析出规律。结果表明，2Ta2Re、5Ta0Re、5Ta2Re、8Ta0Re和8Ta2Re 5种合金中，随Ta和Re含量增加，γ′相尺寸变小，且γ′相粗化速率变慢，粗化速率分别为：1.445×10-5、1.569×10-5、1.390×10-5、1.465×10-5和1.384×10-5 μm3/h。提高Ta和Re的含量可以降低合金的有效扩散系数并增加扩散激活能，从而降低粗化速率，其中Re的作用更显著。时效2000 h后，含Re合金依次析出了TCP相，高Ta含Re合金析出较严重。Ta和Re交互作用影响了γ和γ′两相元素的分配行为，其中8Ta2Re合金Ta进入γ′相使其晶格常数变大的同时，也促进了Re、W、Cr等元素在γ基体中的分配，促进TCP相析出。
通过人工植入夹杂物的方法，采用SEM、EPMA、TEM、纳米压痕和微纳CT研究了FGH96粉末高温合金中30和60 μm SiO2夹杂物在粉末态、热等静压(HIP)和热挤压(HEX)过程中形貌、尺寸以及化学成分的演变规律，深入揭示了SiO2夹杂物与基体发生界面反应的机理，定量研究了夹杂物在粉末态、HIP态以及HEX态下尺寸的变化，表征了夹杂物在挤压棒材中的三维形貌。结果表明，在粉末态时，夹杂物呈长条状或板条状；在HIP过程中，夹杂物与基体发生了置换反应，形成了内部TiO2、外部Al2O3并弥散分布于γ基体的复合夹杂物，确定了形成氧化物的物相种类，揭示了界面反应机理，同时，30 μm SiO2周围未出现γ'相贫化区，60 μm SiO2周围形成了γ'相贫化区，合金基体较γ'相贫化区具有较高弹性模量和纳米硬度，γ'相贫化区为软化区，反应后30和60 μm SiO2夹杂物尺寸分别约为35和75 μm, 体积得到进一步增大；在挤压过程中，60 μm SiO2由于贫化区的存在表现出与30 μm SiO2不同的变形行为，并通过SEM观察统计的夹杂物尺寸与理论计算和微纳CT测试结果进行了对比验证。
通过在表层添加造孔剂TiH2、在基层添加致密剂酰胺蜡，采用粉末冶金工艺制备基体致密、表层多孔含油的双层铁基轴承材料，利用SEM、XRD等分析材料微观组织与物相分布，用端面摩擦试验机测试其边界润滑工况下的摩擦学性能，结合逐级加载工况下的单、双层铁基材料的摩擦实验结果，分析单、双层烧结材料在不同载荷工况下的供油自润滑机理。结果表明，改变表层中TiH2的含量可以实现双层材料表层孔隙率和含油率的变化，同时由原位合成反应生成的硬度较高的TiC颗粒可提高材料的表面硬度，满足高承载时的耐磨性能要求，维持摩擦副接触界面和润滑状态稳定。含3.5%TiH2的双层材料综合力学和摩擦学性能较好；双层材料的疏松表层具有较好的含油自润滑性能，致密基体能增大材料强度，也使润滑油保持在两对偶面之间，综合摩擦学性能和力学性能较单层材料好，适用于重载或复杂润滑工况。
采用多种电化学实验手段及场发射扫描电子显微镜(FESEM)、激光共聚焦扫描显微镜(CLSM)等分析技术，结合活死细菌染色实验、点蚀坑深度分析等方法，以316L不锈钢为对比，研究了CrCoNi中熵合金在含铜绿假单胞菌培养基中的微生物腐蚀行为。结果表明：铜绿假单胞菌能够在CrCoNi中熵合金表面形成不均匀的生物被膜，从而降低开路电位，减小极化电阻和电荷转移电阻，增大腐蚀电流密度；铜绿假单胞菌生物被膜在一定程度上破坏了钝化膜，导致浸泡在含铜绿假单胞菌培养基中的CrCoNi中熵合金的最大点蚀坑深度(4.8 μm)大于无菌培养基中CrCoNi中熵合金的最大点蚀坑深度(2.3 μm)。与316L不锈钢相比，CrCoNi中熵合金的开路电位较高，腐蚀电流密度和腐蚀速率较小，钝化膜的修复能力较强，在含铜绿假单胞菌培养基中浸泡后的最大点蚀坑深度小于316L不锈钢(5.8 μm)。
采用Mg-Sn-Si-Bi合金和高纯Mg双靶，通过转动基材并调节Mg靶溅射时间，在单晶Si(111)衬底上顺序沉积并获得了Mg含量变化的Mg-Sn-Si-Bi薄膜。结果表明，保持合金靶溅射时间不变，薄膜中Mg的含量随Mg靶溅射时间的延长明显增大，同时薄膜中Sn、Si的含量呈减小趋势。薄膜中Mg含量的变化导致其相结构和导电性能发生改变。当Mg含量(原子分数)由71.437%变化到64.497%，薄膜具有单一的立方Mg2(Sn, Si)固溶体相结构；当Mg含量减小到59.813%及以下时，薄膜中Mg2(Sn, Si)固溶体相消失而出现立方Mg2Sn和立方Mg2Si两相；随Mg含量进一步减小到54.006%，薄膜中除Mg2Sn相外还出现了金属Sn相，并且该金属相含量随Mg含量的减少而增大，相应的立方Mg2Sn相含量减少，但Mg2Si相含量几乎没有变化。单一固溶体立方相结构的薄膜具有较大的载流子浓度和迁移率，因此电导率较大。然而，薄膜中金属Sn相的出现导致载流子迁移率显著下降，薄膜导电率也明显降低。
采用离散位错动力学模拟了位错密度梯度结构Cu单晶微柱的压缩过程，分析了加载方向垂直于位错密度梯度方向和平行于位错密度梯度方向对微柱压缩各向异性响应的影响。压缩应力-应变响应结果表明：加载方向平行于位错密度梯度方向时，弹-塑性转变的临界应力更高，但应变较大时的塑性流动应力不受加载方向的影响。进一步分析塑性应变和位错密度的空间分布和时间演化表明：当加载方向垂直于位错密度梯度方向时，位错密度最低区的位错源首先激活，随后位错密度更高区的位错源激活，整个变形过程伴随多个滑移带产生，整体模型的变形更加均匀；当加载方向平行于位错密度梯度方向时，位错源的开动首先在模型的中间层发生，然后向两端扩展，整个模型的塑性变形主要集中在一个滑移带。
