利用电子通道衬度显像(ECCI)和EBSD等表征设备研究形变及退火工艺对Fe₄₇Mn₃₀Co₁₀Cr₁₀B₃双相高熵合金组织演变的影响。结果表明，随形变量的增加，形变机制分为3个阶段：fcc相内位错滑移主导，相变诱导塑性和位错滑移共同主导，hcp相内位错滑移主导。随退火时间的增加，组织发生部分再结晶到完全再结晶的转变。在晶界处的第二相可有效抑制再结晶晶粒长大，从而获得混晶组织。退火孪晶变体受fcc晶粒取向的影响：<101>取向的晶粒内易形成多孪晶变体，<111>和<100>取向的晶粒内易形成单孪晶变体。退火孪晶变体数量影响单变体hcp相的形态特征：无孪晶变体时有利于块状hcp相形成，单个孪晶变体时有利于条状hcp相形成。fcc晶粒尺寸影响hcp变体数量：大尺寸晶粒有利于多个hcp变体形成，而小尺寸晶粒有利于单个hcp变体形成。

通过不同总压缩比的实验室热轧、微观组织和析出相表征及力学性能测试等实验，研究了热轧变形量对经过轧后热处理的高钛耐磨钢组织和力学性能的影响。随着轧制变形量的增大，高钛耐磨钢的强度、韧性和塑性均有提高：屈服强度、抗拉强度和总延伸率从压缩比为3∶1时的1202 MPa、1437 MPa和7.4%分别提高到压缩比为30∶1时的1311 MPa、1484 MPa和9.9%，而室温Charpy冲击功从压缩比为3∶1时的11 J大幅提高到压缩比为10∶1时的24 J。随着轧制变形量增大，铸态析出的微米级网状TiC逐渐细化和均匀化，同时尺寸小于15 nm的TiC颗粒占比增加，热处理后的原奥氏体晶粒尺寸则不断减小。通过对高钛耐磨钢各种强化方式的定量分析表明，采用沉淀强化和位错强化均方根叠加方式计算得到的高钛耐磨钢屈服强度与实测值吻合较好，高钛耐磨钢屈服强度随轧制压缩比增加而上升主要是由于晶界强化和沉淀强化作用增加所致。高钛耐磨钢的韧性和塑性随强度的提高不降反升，主要是因为大颗粒TiC在轧制变形过程中发生细化和均匀化。

采用原位TEM拉伸结合离位EBSD分析，研究了稀土H13钢在拉伸过程中的组织演化和裂纹扩展行为。结果表明，稀土H13钢拉伸试样晶界处的应力集中和粗大的颗粒状夹杂物是裂纹萌生的主要来源；拉伸过程中多处裂纹萌生后汇聚成较大的主裂纹，主裂纹沿着与拉伸方向垂直的方向扩展到试样边缘，主裂纹具有“Z”字形的锯齿状特征。裂纹附近区域的应力分布不均匀，与应力相对较低的区域相比，应力相对较高区域的V1/V2变体对的晶界长度分数从56.5%增加到58.8%，V1/V3&V5变体对的晶界长度分数从16.3%增加到21.6%；变体对的晶界长度分数增加表明了孪生马氏体含量的提高，从而有效缓解晶界处的应力集中，有利于减少裂纹萌生并提高塑韧性。拉伸过程中，稀土H13钢试样晶界处的残余奥氏体发生应力诱导相变；马氏体基体内的位错发生大量增殖，并在大角度晶界和碳化物析出处形成明显的位错塞积，其中晶界处的位错塞积促进了残余奥氏体的应力诱导相变。

采用OM、SEM和TEM等研究了卷取温度对500 MPa级热冲压桥壳用钢的组织与性能的影响规律。结果表明，热冲压桥壳用钢在600和570 ℃卷取时的力学性能有显著差异，570 ℃卷取时的屈服强度和抗拉强度分别达到538和641 MPa，较600 ℃卷取时分别提高了165和117 MPa，而其20~-40 ℃的系列温度冲击功均低于600 ℃，尤其是-40 ℃及以下低温韧性明显恶化，这与热冲压桥壳用钢在不同卷取温度下的显微组织和析出物的差异有关。600 ℃卷取时的组织由铁素体和珠光体组成，铁素体晶粒平均尺寸为4.48 μm，大角度晶界体积分数为68.1%，析出物平均尺寸为8.4 nm，其中10 nm以下的纳米级析出物体积分数约为70%；当卷取温度降低至570 ℃时，其组织主要由针状铁素体、粒状贝氏体、多边形铁素体/准多边形铁素体和珠光体组成，铁素体晶粒平均尺寸为4.39 μm，大角度晶界体积分数约为54.5%，析出物的平均尺寸为6.4 nm，其中10 nm以下的纳米级析出物体积分数高达86%；这种差异主要是由于热冲压桥壳用钢的贝氏体转变温度高达580 ℃，以及570 ℃卷取时的形核率与形核速率均大于600 ℃所致。因此，考虑到热冲压桥壳对板形质量要求较高，以及热冲压工艺对热轧原料组织和析出物的影响，热冲压桥壳用钢的卷取温度为600 ℃更合适。

基于非对称双悬臂梁模型，在充分考虑金属复合材料界面的塑性变形行为的基础上，提出解析计算双金属板界面结合强度的改进方法，以解决金属界面结合强度高于基材强度时金属复合材料界面结合强度难以获得的难题。借助渐进成形实验验证了该方法的正确性，并获得爆炸复合的T2/A1050 Cu-Al复合板界面结合强度为208 MPa。界面结合强度与最大成形深度相关，当界面结合强度增加38%时，最大成形深度增加了210%。压下量和工具头直径严重影响鼓包高度，当压下量由2.0 mm降低至0.5 mm，鼓包高度降低57%；工具头直径由10 mm升高至22 mm，鼓包高度下降38%。最后，优选了合理的成形参数，使双金属复合板底面鼓包高度下降53%。

通过建立电磁-热-流动耦合数学模型，研究了一种六流H型通道感应加热中间包内电磁力的作用特点、钢水的流动及传热规律。对比了感应加热不同应用模式下中间包内流场和温度场特点，探讨了传统冷态水模拟研究方法对该感应加热中间包结构优化的适用性。结果表明，感应加热中间包通道内电磁力呈偏心分布，方向指向通道偏心位置，钢液在通道内旋转流出。裸包方案下，开启感应加热1500 s时比未开启中间包内1号水口处钢水温度高22 K；由于电磁力作用使通道附近水口的短路流加剧、各流一致性变差。但中间包结构优化后，通道附近水口短路流消失，各流温差降低、一致性改善、升温速率加快。模型研究结果揭示了这种新型中间包的冶金机理，同时也表明基于冷态模拟的中间包结构优化方法仍可作为感应加热中包结构设计和优化的重要依据。

对现有的气孔与晶界相互作用的相场模型进行改进，提出了新形式的自由能密度函数，并采用了张量形式的扩散系数。分析了相场模型中唯象参数的选择依据，并讨论了模型中界面能和界面宽度等物理参数的影响因素。气孔和晶界相互作用的相场模拟结果表明：晶界的曲率是晶界移动的动力，而气孔是晶界移动的阻力；当气孔施加的最大阻力大于等于晶界移动的动力时，气孔会随晶界一起运动；而当气孔施加的最大阻力小于晶界移动的动力时，气孔与晶界分离。若气孔与晶界未发生分离，体系的演化将由晶界主导转变为气孔主导，演化速率显著下降。含气孔UO₂多晶体系的晶粒生长的相场模拟结果表明：气孔率越大，晶粒生长速率越慢；UO₂平均晶粒直径与时间成幂函数关系，幂指数随气孔率的增大而增大。

航空发动机涡轮叶片内部的复杂气膜冷却系统使得叶片叶身部位壁厚越来越薄，导致其显微组织和力学性能与传统模拟材料(如实心标准试棒)存在明显差异。本工作利用铸造成型的K465合金空心管材模拟空心叶片叶身的显微组织，对其进行900~1050 ℃、300~1000 h热暴露处理，并测试热暴露前后在975 ℃、225 MPa条件下的持久性能。利用OM、SEM、TEM和XRD观察和表征热暴露前后的显微组织，利用物理化学相分析的方法测量析出相的化学成分，研究热暴露过程中显微组织的演变规律及其对持久性能的影响。结果表明：在900~1050 ℃热暴露过程中，K465合金管材中主要发生γ'相的溶解和粗化连接、MC型碳化物的分解以及晶界γ'膜的宽化；随着热暴露温度的升高和时间的延长，γ'相、碳化物和晶界的退化程度逐渐加剧，导致合金的持久寿命逐步降低。与已有文献报道的900 ℃热暴露时标准试棒中μ相大量析出的现象不同，管材中并未析出μ相；1000和1050 ℃热暴露后，管材和棒材组织退化程度接近。900 ℃热暴露时，冷却速率导致的薄壁效应对K465合金的显微组织和持久性能影响显著；而1000和1050 ℃热暴露时，薄壁效应不明显。本工作的研究成果为等轴晶铸造高温合金涡轮叶片的生产和服役损伤评价提供了参考依据。

研究了采用多道搭接形式冷金属过渡(CMT)增材制造的TC4-DT合金试块不同区域的宏观、微观组织和晶体取向差异，及其对力学性能的影响。低倍组织观察表明，堆积试块底部由尺寸较小的柱状晶和等轴晶组成，随着沉积高度的增加，转变为粗大的等轴晶，层界线呈弧形并在搭接区交叠。堆积区高倍组织主要由编织状α板条组成，搭接线两侧为细编织状组织、粗大的α片层组织和粗编织状组织组成的混合组织。普通堆积区存在由{001}_β //Z丝织构转变形成的α转变织构。搭接区由于热传导的复杂性，还存在由{001}_β与Z方向呈22.5°~67.5°的丝织构转变而成的α转变织构。EBSD分析显示，搭接线处存在<0001>_α //X方向的强织构，使得搭接线处柱面滑移和基面滑移Schmid因子均比较小，阻碍位错滑移，结合Hall-Petch关系分析表明，原始β晶界和搭接线是影响力学性能一致性的主要因素，在2种因素的共同作用下，各区域的平均有效位错滑移程呈现以下关系：搭接区<普通堆积区底部<普通堆积区顶部，导致不同区域屈服强度具有以下关系：搭接区>普通堆积区底部>普通堆积区顶部。

采用失重法分析5754铝合金在含海洋常见微生物枯草芽孢杆菌(B.subtilis)的海水中的腐蚀行为，利用SEM和白光干涉仪分别观察了表面腐蚀产物形貌及腐蚀轮廓，并用EDS和XRD分析了表面腐蚀产物成分，最后利用EIS研究该铝合金的腐蚀机理。结果表明，浸泡在含有微生物B.subtilis的海水环境中，铝合金腐蚀速率为12.5 mg/(dm²·d)，仅为浸泡在不含有微生物海水环境中铝合金腐蚀速率的1/6。浸泡在含有B.subtilis的海水环境中，铝合金表面逐渐形成一层以CaMg(CO₃)₂为主要成分的矿化物质膜，微生物B.subtilis的存在促进了生物矿化膜的形成，阻碍了海水对铝合金的侵蚀，从而抑制了铝合金在海水环境中的点蚀。

采用磁控溅射制备Ti_70-xTa₁₅Zr₁₅Fe_x (x=0.3、0.6、1.0，原子分数，%)合金薄膜，通过XRD、TEM、弯曲法和动态热机械分析研究Fe元素含量对合金薄膜组织结构、马氏体相变、力学性能和阻尼特性的影响。结果表明，Ti_70-xTa₁₅Zr₁₅Fe_x (x=0.3、0.6、1.0)合金薄膜在室温下为母相与马氏体相共存，逆马氏体相变开始温度高于100 ℃，具有双程记忆效应。添加Fe元素可以提高薄膜的塑性和强度，延伸率可达到12.8% (x=1.0)。薄膜在升温降温过程中均可观察到较高的弛豫型内耗峰，当Fe含量为1.0%时，弛豫内耗峰最大值可达到0.116。