采用DSC测试、热镦粗实验、半固态等温处理实验、金相显微镜观察以及Image Pro Plus图像处理软件，研究了等温压缩温度、压缩量和半固态等温处理的温度、保温时间对再结晶重熔(RAP)法制备AlSi7Mg铝合金半固态坯料微观组织的影响。结果表明：等温压缩过程中温度对半固态坯料微观组织的影响不明显，而等温压缩变形量的增大有利于细化半固态坯料微观组织，最优热镦粗参数为温度240℃，变形量40%；半固态等温处理过程中，随保温温度升高，微观组织固相晶粒的尺寸逐渐增大，而随着保温时间延长，半固态组织中固相颗粒的尺寸先缓慢长大再迅速长大然后趋于不变，固相颗粒的圆整度变化较为复杂。通过RAP法制备的AlSi7Mg铝合金半固态坯料平均晶粒尺寸为64~117 μm，形状因子为0.76~0.89。低于599℃时，半固态的平均晶粒尺寸的立方粗化线性关系不明显，影响晶粒粗化的机制主要有Ostwald熟化、合并长大、再结晶和熔化；在599℃时，晶粒尺寸的立方粗化线性关系较为明显，此时Ostwald熟化为晶粒粗化的主导机制。

用TEM和拉伸实验研究了时效工艺对Ti-50.8Ni-0.1Zr形状记忆合金显微组织、拉伸性能和形状记忆行为的影响。300、400和500℃时效态Ti-50.8Ni-0.1Zr合金中Ti₃Ni₄析出相分别呈颗粒状、透镜状和长条状，时效温度比时效时间对析出相形态、尺寸和弥散度的影响更大。时效处理后合金的强度升高，塑性降低。随时效时间(t_ag)延长，300℃时效态合金抗拉强度(R_m)升高，断后伸长率(A)降低；400℃时效态合金R_m先升后降，A先降后升；500℃时效态合金R_m降低，A升高。300℃时效1~50 h和400℃时效1 h的合金呈现良好的超弹性，400℃时效5~50 h和500℃时效1~50 h的合金呈现良好的形状记忆效应。随t_ag延长，300℃时效态合金的应力诱发马氏体相变临界应力降低，能耗升高；400和500℃时效态合金的马氏体再取向应力和能耗均降低。

通过对5 mm厚2507双相不锈钢进行搅拌摩擦加工，研究了在加工速率为100 mm/min时搅拌头转速对加工区域组织、力学性能和腐蚀性能的影响。结果表明，随着搅拌头转速的增大，搅拌区晶粒尺寸呈现先减小后增大的趋势。加工热循环和应力变形对加工区铁素体与奥氏体组织比例的变化影响不大，其铁素体含量仍保持在标准规范40%~60%之间。仅在搅拌头转速为200 r/min时，在加工区底部发现σ相析出。加工区显微硬度分布呈现“盆状”，其硬度最高值出现在搅拌区前进侧的底部，对应搅拌区晶粒尺寸最细小处。随着搅拌头转速的增加，搅拌区纵向拉伸强度呈现先增大后减小的趋势，而塑性则呈现先减小后增大的趋势。搅拌头转速为400 r/min时，搅拌区具有最优腐蚀性能。

利用热模拟机制备T23钢粗晶热影响区(CGHAZ)试样，对其进行650℃、0~48 h时效实验，对时效前后的试样进行高温短时蠕变破断实验，评价其再热裂纹敏感性，采用OM、SEM、TEM + EDS等手段分析CGHAZ在时效过程中的显微组织演变，对断口形貌及断口附近显微组织进行观察，分析合金元素在晶界附近的分布，揭示T23钢CGHAZ形成再热裂纹的机理，探究时效改善再热裂纹敏感性的原因。结果表明，T23钢CGHAZ在焊态下为马氏体/贝氏体混合组织，硬度较高；经650℃时效后组织发生回复及再结晶，位错密度下降，亚晶粒(板条)尺寸增大，M₂₃C₆、M₇C₃和MX碳(氮)化物等在晶内、晶界逐渐析出，硬度逐渐下降。焊态CGHAZ对再热裂纹敏感，时效后CGHAZ的再热裂纹敏感性下降；当时效时间超过24 h时，对再热裂纹不敏感。焊态CGHAZ产生再热裂纹主要是由于M₂₃C₆在晶界析出长大，导致晶界形成软化区，并促进孔洞的形成，减弱了晶间结合力。时效使不稳定的CGHAZ组织发生预先转变，碳化物大量析出，基体发生回复与再结晶，降低了晶内强度，同时晶界附近合金元素贫化消除，晶内和晶界强度的差异减小，塑性变形能力明显提升，故再热裂纹敏感性降低。CGHAZ时效后的硬度与再热裂纹敏感性有一定的对应关系，当硬度高于250 HB时对再热裂纹敏感，硬度低于250 HB时对再热裂纹不敏感。

采用低温奥氏体预变形+等温贝氏体相变相结合的工艺，研究了变形对中碳贝氏体钢相变和组织的影响，利用热模拟实验、SEM、TEM、XRD和拉伸实验等分析了变形影响残余奥氏体的微观机理及其对强塑性的影响规律。结果表明，过冷奥氏体在300℃变形20%，不仅可以加速随后等温贝氏体相变，细化贝氏体组织，同时还能增加室温组织中的残余奥氏体及其稳定性。残余奥氏体稳定性同时受C含量和位错密度影响，延长等温时间可以增加奥氏体中C含量；变形可以使奥氏体中位错密度增加，有利于获得稳定性较高的残余奥氏体，从而优化超高强贝氏体钢综合性能，制备的中碳超高强贝氏体钢抗拉强度为1733 MPa，延伸率达到15.7%。

采用直接激光沉积法(DLD)制备了工业纯Ti (CP-Ti)与TNTZO合金复合的Ti/TNTZO层状材料，对其微观组织、相组成、力学性能以及体外生物活性进行了分析。结果表明，通过DLD工艺可制备高致密度、无裂纹的Ti/TNTZO层状材料。所制备的层状材料主要由α/α'与β 2相组成。层状材料的Ti层由于合金元素扩散及较快的凝固速率使其组织细化，硬度明显升高；TNTZO层因β稳定元素稀释，亚晶界处产生了大量马氏体，硬度增加。单向拉伸实验结果表明，Ti/TNTZO层状梯度材料具有远高于成分材料CP-Ti和TNTZO的拉伸屈服强度与抗拉强度，但界面处产生的大量马氏体导致了材料塑性降低。对Ti/TNTZO层状材料进行模拟体液浸泡，结果显示，Ti/TNTZO层状材料浸泡过程中未产生明显的腐蚀，且可有效诱导磷灰石的形核与长大，在人体植入物领域具有很好的应用前景。

基于热锻/热轧工艺以及均匀化热处理制备了孪生与位错滑移耦合变形的Ti-10Mo-1Fe/3Fe层状合金，利用LSCM、XRD、SEM、SEM-EDS、EBSD、Vickers硬度计和拉伸试验机等研究了预变形与等温时效耦合作用对层状合金力学性能的影响。结果表明，经拉伸预变形和等温时效处理后，该合金具有{332}<113>孪晶和位错滑移带多层交替变形组织，且呈现出较高的屈服强度和较大的均匀伸长率。等温时效析出的ω相提高了β相稳定性，使得变形初期的塑性变形方式由位错滑移主导，这是其具有较高屈服强度的主要原因。预变形诱发的孪晶推迟了屈服之后颈缩的快速发生，而且后续变形过程中进一步激活的孪晶引起的动态晶粒细化效应及其与层界面的交互作用，使其具有较大的均匀伸长率。因此，在孪生与位错滑移耦合变形层状合金的基础上，进一步通过预变形诱发{332}<113>孪晶和等温时效析出ω相的双重耦合效应，可在较大范围内调控β型钛合金的强塑性匹配。

采用电镀Pt和化学气相沉积渗铝法在一种镍基单晶高温合金表面制备Pt-Al涂层，该涂层为单一β-(Ni, Pt)Al相结构。选用涂盐法分别在无涂层和Pt-Al涂层试样表面涂覆Na₂SO₄盐，并在900℃常压炉中进行热腐蚀实验。通过热腐蚀动力学、热腐蚀产物、热腐蚀宏观表面形貌和微观结构的对比，分析Pt-Al涂层对镍基单晶高温合金热腐蚀行为的影响。采用XRD、SEM、EDS和EPMA等检测方法进行分析。实验结果表明：经900℃热腐蚀后，Pt-Al涂层可以提高基体合金的抗热腐蚀性能，Pt-Al涂层试样的热腐蚀速率小于无涂层试样；β-(Ni, Pt)Al相中的Pt原子能够抑制S原子向β-(Ni, Pt)Al相中扩散，将S原子阻隔在氧化物-金属界面处，从而降低基体合金的热腐蚀速率；Pt原子也能够将大量难熔的Ta原子阻隔在互扩散区内，仅有少量的Ta原子扩散到氧化物中，减少了Ta₂O₅的形成；此外，Pt-Al涂层能够在一定程度上抑制氧化膜-金属界面处孔洞的形成。

使用Si-25%Zr (质量分数)合金通过液相烧结法在C/SiC复合材料表面制备了SiC-ZrC抗氧化涂层，研究了烧结过程中涂层的相结构演化，并测试了1400℃及空气气氛下材料的抗氧化性能，分析了涂层氧化前后显微结构的变化，以及氧化对C/SiC复合材料弯曲性能的影响。结果表明，Zr元素在涂层中以ZrC相的形式存在，ZrC颗粒的引入细化了反应SiC层的组织，在氧化过程中形成致密连续的SiO₂薄膜，并在氧化500 s后试样出现增重，制备了SiC-ZrC抗氧化涂层的C/SiC样品在1000 s的氧化实验后弯曲强度下降低于5%。

结合高通量材料制备实验与基于Bayesian优化采样策略的主动学习方法，开发了有效的机器学习模型来描述合金元素组成与硬度之间的关系，并分析关键微量元素含量对硬度的影响。研究发现，经过3轮迭代64个铝合金样品建模后，Bayesian取样策略方法的预测硬度误差为4.49 HV (7.23%)，远低于应用人工经验采样法的机器学习模型误差9.73 HV (15.68%)，且当铝合金中的Mg和Si比值Mg/Si在1.37~1.72时，具有较高的合金硬度。通过在6061铝合金标准名义成分范围内进行成分精细优化以及性能调控，为工业上提高产品质量提供了可实现的策略.

对16块Q235B钢板进行了模拟近海大气环境加速腐蚀实验，利用非接触式表面形貌测试方法与自编程序对其表面形貌与特征参数进行采集与分析，明确锈蚀深度、锈坑深度、锈坑径深比分布特征，揭示其均值、方差等统计参数及锈坑形状的变化规律。研究表明，模拟近海大气环境下结构钢腐蚀过程大致经历疮痂、鼓包、剥落3个阶段，疮痂和鼓包阶段以点蚀为主，剥落阶段则表现出全面腐蚀特征；锈蚀深度服从正态分布，锈坑深度和径深比服从对数正态分布；随着腐蚀程度的增大，锈蚀深度均值、标准差与功率谱密度峰值以及锈坑深度对数均值均逐渐增大，锈坑径深比对数均值逐渐减小；各龄期内圆锥体锈坑占比最高，锈坑形状由圆柱或半球体逐渐向圆锥体转变。最后基于锈蚀深度和锈坑参数统计规律，建立了锈蚀深度随机场模型(SFCD)和锈坑随机分布模型(RDCP)，实现了模拟近海大气环境锈蚀钢材表面形貌重建。

先详细介绍了未分组团簇动力学模型和已有的分组法，然后引入一种基于组内团簇密度对数线性分布的新方法。通过比较未分组和不同分组法的团簇动力学模型模拟300℃时Al-0.18%Sc (原子分数)合金中Al₃Sc的析出动力学的数值解，证实新的分组法能在保持良好整体和局部精度的前提下显著节约计算成本。新分组法的计算结果与等温析出实验测量的析出平均半径和尺寸分布结果能够比较合理地吻合，预期它在大尺度析出模拟时前景良好。