铜基复合材料具有优异的功能特性及力学性能，在电子、电工等领域具有广阔的应用前景。作为一类理想的增强相，石墨烯具有优异的综合性能以及二维结构特征。相比于其他如颗粒增强相、晶须增强相，石墨烯与Cu的性能匹配性更好，同时其在Cu基体中的分布结构具有更强的可设计性，可显著改善铜基复合材料的综合性能，因此利用新工艺实现石墨烯分布构型的调控设计成为当今铜基复合材料研究的热点。本文总结了近年来石墨烯在Cu基体中分布的构型(均匀构型、层状构型以及网络构型)及其相应的制备工艺，讨论了石墨烯构型对于铜基复合材料性能的影响，并展望了石墨烯构型设计的新思路，以及特殊构型石墨烯/Cu复合材料未来的发展趋势以及应用领域。

将陶瓷与金属以一定顺序逐层叠加，可制成叠层结构的复合材料，兼具陶瓷高强度、高硬度、低密度及金属强延展性的特点，从而应用于防弹装甲材料。但叠层材料存在界面结合弱、受冲击时裂纹易在界面处产生，且裂纹尖端应力集中导致界面处材料易脱黏等问题。本文针对陶瓷-金属叠层复合材料的界面结构及结合强度的问题，从界面结构的制备和观察、界面断裂的相场模拟、界面抗冲击性的有限元模拟和界面强度的第一原理计算等方面进行了综述，并对未来发展方向提出建议。

焊剂是埋弧焊的必需耗材。在焊接过程中，焊剂、熔池及电弧之间存在复杂的化学反应，因此，焊剂对焊缝金属的成分有着显著的调控作用。为了获得优质的焊接接头，有必要深入理解焊剂对焊缝金属成分的调控机理。本文综述了近年来在埋弧焊中焊剂对焊缝金属成分调控的研究进展，从热力学角度阐明了埋弧焊中O、Si、Mn、Ti及C等元素的过渡机制并阐释了大线能量下各元素过渡的冶金特性。同时，评估了现有针对埋弧焊的焊缝金属成分预测模型。最后，指出了进一步探索焊剂对焊缝金属调控机理所需要解决的基础问题。

具有低密度和高熔点特性的Nb-Si基超高温合金是下一代航空发动机热端部件的重要候选材料之一。但Nb-Si基超高温合金的低室温断裂韧性限制了其工业化应用，合金化和定向凝固是改善室温断裂韧性的有效方法，本文综述了这2个方面的研究进展。合金化方面重点介绍了合金元素通过位错增韧和相改变增韧实现铌基固溶体(Nbss)相的韧化，通过固溶强化和相变提高硅化物相的高温性能，促进硅化物以近“Y”型生长，改善两相的界面等影响，分析发现Ti、Hf、Zr、B和Mg等元素均可改善室温断裂韧性。定向凝固方面综述了Nb-Si基超高温合金的定向凝固方法及特点，不同定向凝固工艺对Nb-Si基合金的组成相、组织形貌、室温断裂韧性以及高温强度的影响，定向凝固过程的组织演变规律及强化机理，分析发现调控工艺可获得Nbss/Nb₅Si₃良好单向生长的组织。在保证Nbss/Nb₅Si₃共晶耦合单向生长的情况下，减小Nbss相的厚度，提升其连续性是提高室温断裂韧性的有效方法。还展望了Nb-Si合金化与定向凝固的未来发展趋势。

钕铁硼永磁在新能源、信息通讯和智能制造等领域有着广泛的应用。电动汽车驱动电机、风电系统发电机等对钕铁硼磁体的高温性能和矫顽力提出了更高的要求。重稀土Tb和Dy可以显著提高钕铁硼磁体的各向异性场，但降低了剩磁，增加了成本。21世纪初出现的晶界扩散技术是稀土永磁制造领域的一项重大进展。它通过将重稀土元素或稀土合金以晶界扩散的方式渗透入磁体，在有效提高磁体矫顽力的同时，大幅降低重稀土含量，提高性价比。晶界扩散技术发展至今，引起业内的广泛关注并已实现工业化，但在技术和理论层面上仍存在一些关键问题。本文基于国内外最新进展和作者团队的研究工作，总结了晶界扩散工艺目前亟需解决的问题及可能的解决措施。对厚磁体的晶界扩散技术、晶界扩散中各向异性行为的利用、低成本扩散剂的选择、晶界扩散与现存工艺的结合、晶界扩散对其他服役性能的影响以及晶界扩散的相关理论发展等问题进行了阐述，并对晶界扩散的未来发展趋势进行了展望。

热电材料是一种能将热能与电能直接相互转换的功能材料，其热电转换效率由材料的平均热电优值决定。高热电优值要求材料同时具有高的电传输性能和低的热导率，即“电子晶体-声子玻璃”特性。常用的能带调控和缺陷设计虽然能优化载流子有效质量和晶格热导率，但同时会造成载流子迁移率的降低，使得材料的平均热电优值提升有限。所以，保持高的载流子迁移率是提升材料在宽温域内平均热电优值的关键。本综述总结了提高热电材料载流子迁移率的方法，包括晶体缺陷调控和热电耦合参数调控。其中，晶体缺陷调控包括制备晶体、对称性调控和微缺陷调控策略；热电耦合参数调控包括能带对齐、调制掺杂和能带锐化策略。同时讨论了这些策略在多个热电材料体系中的应用，证明以上策略可以有效平衡载流子与声子散射，协同调控载流子迁移率、有效质量和载流子浓度之间的关系，在宽温域内获得热电优值的大幅提升。概括表明，载流子迁移率优化策略是一种提升热电材料性能的有效手段，为开发高效热电材料提供了新的研究思路。

热障涂层(thermal barrier coatings，TBCs)是航空发动机涡轮叶片的关键核心技术之一，可显著提高发动机工作温度，提升发动机推力和工作效率；但另一方面，更高的发动机工作温度使得叶片及其表面TBCs遭受严重的环境沉积物(主要成分为CaO、MgO、Al₂O₃和SiO₂，简称CMAS)腐蚀，造成过早失效。CMAS腐蚀已成为限制TBCs工作温度和服役寿命的难题，抗腐蚀防护是目前TBCs领域研究的重点。本文首先综述了学者们对TBCs CMAS腐蚀问题的认识历程以及CMAS本身特性，再简述了TBCs的CMAS腐蚀机理，重点从TBCs的表面防护层设计、涂层成分改性、新型抗腐蚀涂层材料开发以及涂层结构设计等方面阐述了国际上目前TBCs的抗CMAS腐蚀防护方法，最后对TBCs的超高温环境应用及腐蚀防护发展方向进行了展望。

晶界作为微观结构的重要组成部分，对材料的性能起着关键性的影响。晶界相变是准确阐述众多材料现象的重要信息。然而，由于晶界结构复杂、晶界相变观测困难等原因，迄今为止仍缺乏对这些材料现象的直接证据和机理解释。随着先进表征设备特别是球差校正透射电镜的发展，再加上功能强大的计算机模拟，建立界面热力学模型并构建不同类型的晶界相图，为晶界结构及晶界相变的研究提供了广阔的前景。本文从晶界与晶界相变的分类、表征、界面热力学模型、晶界相图的构建等方面，综述了界面热力学与晶界相图的研究进展，展望了该研究领域未来发展的重点及趋势。