在众多高熵合金中，由5种或5种以上的难熔金属元素，按照等原子比或者近等原子比混合形成的难熔高熵合金，凭借稳定的相结构和优异的高温性能，在高温材料领域具有广阔的应用前景。本文从难熔高熵合金的研究现状出发，综述典型难熔高熵合金的微观组织和相组成、室温和高温力学性能、强韧化机理与力学性能调控，并对未来难熔高熵合金的研究开发进行展望。首先，将难熔高熵合金按照组成相进行分类，分析了难熔高熵合金的微观组织和相组成，然后总结了难熔高熵合金的室温和高温力学性能与强韧化机理，并讨论了3种不同的强韧化方案，即化学成分调控、工艺调控和相结构调控。最后对未来难熔高熵合金的发展进行了展望，并对其未来重点研究方向提出了如下建议：借助计算机等技术，模拟与计算材料的性能与形成相，构建难熔高熵合金的研究平台与数据库；借助组合实验方法，加快筛选新的难熔高熵合金；掌握自上而下和自下而上的实验方法，探究性能优异的新型难熔高熵合金体系。

作为目前主要的电力供应设备和CO₂排放场所，随着“碳达峰-碳中和”目标的提出，燃煤发电锅炉逐渐向零碳/低碳排放的生物质发电锅炉和生物质-燃煤混烧发电锅炉方向发展。燃煤及生物质中含硫、含氯组分的腐蚀及磨损行为对锅炉安全长效运行构成严重威胁，因此，沉积防护涂层成为提高锅炉耐蚀耐磨性能的便捷高效手段。本文综述了目前燃煤锅炉、生物质锅炉及生物质-燃煤混烧锅炉基体材料和防护涂层在高温腐蚀及冲蚀磨损方面的研究成果，针对燃煤及生物质燃烧环境，总结了高温硫酸盐腐蚀及碱金属氯化物腐蚀机理，阐述了生物质-燃煤混烧环境中灰沉积-冲击机制，介绍了目前锅炉基体材料的应用现状，归纳了在腐蚀和磨损不同环境下合金涂层、陶瓷涂层、金属陶瓷涂层的设计原则、制备方法及应用现状。指出了当前锅炉防护研究亟待解决的问题，包括：热腐蚀机理研究不深入，缺乏准确的腐蚀-磨损预测模型，防护涂层种类较少。最后，提出采用材料基因组工程及机器学习方法来加速材料研发，开展腐蚀-磨损机理及多因素耦合模型的研究，同时强调粉末合成设计-涂层结构设计-服役性能评价一体化研究对新型防护涂层研发的重要性。

以Sn晶须为代表的金属晶须自发生长现象由来已久，电子工业深受其害，但铅添加剂的使用使相关研究一度沉寂。新世纪伊始，“铅毒”迫使人们开发无铅化Sn晶须抑制策略。然而，复杂的影响因素阻碍了对金属晶须自发生长现象的全面认识。近年来，诸多研究表明MAX相基体具有与金属基体相似的晶须自发生长现象，并且晶须的再现性好、孕育期短、生长速率快、种类丰富。因此，将MAX相作为研究晶须自发生长的新平台，有望加快人们对这一普遍现象的全面理解。本文以金属晶须自发生长为背景，结合本课题组相关研究，综述MAX相表面金属晶须自发生长研究工作，从晶须生长的2个基本过程(形核与长大)分析，阐述自发生长机制，并展望MAX相上晶须自发生长的研究方向与潜在应用。

提高火电机组中耐热锅炉的蒸汽温度和压力参数可以有效提升燃煤效率，减少有害气体排放。受煤炭资源紧缺和温室效应的双重影响，发展650℃及更高温度超超临界(ultra super-critical，USC)机组中的耐热锅炉材料已迫在眉睫。我国在600℃ USC机组用耐热材料P92钢基础上研发的马氏体耐热钢G115有望成为优选材料之一。本文介绍了G115钢的成分特点、形貌特征，综述了其在组织稳定性、蠕变性能、抗疲劳性能、抗蒸汽氧化性能以及工业管材制备等方面的研究进展，重点归纳了G115钢中富Cu相的作用，展望了未来研究重点，以期为更深入研究G115钢提供可行思路。

采用开路电位、动电位极化、电化学阻抗、恒电位极化、Mott-Schottky和X射线光电子能谱等测试技术研究了激光选区熔化增材制造Inconel 718合金(SLM Inconel 718)在0.1 mol/L NaOH溶液中的腐蚀行为，并与商用轧制Inconel 718合金(R Inconel 718)进行对比。结果表明，SLM Inconel 718合金与R Inconel 718合金均发生点蚀，SLM Inconel 718合金的点蚀优先发生在熔池边界和孔隙部位。相比R Inconel 718合金，SLM Inconel 718合金的活性更低、腐蚀速率更小、耐蚀性能更优，其主要原因在于：SLM Inconel 718合金表面生成的钝化膜中多孔NiO的含量更低，致密Cr₂O₃的含量更高，钝化膜更加致密，并且钝化膜的载流子密度更低，因此，SLM Inconel 718合金的钝化膜保护性能更好，耐蚀性能更优。

为研究微弧氧化(MAO)处理对高速铁路接触网腕臂用6082-T6铝合金高周疲劳性能的影响，开展了6082-T6铝合金未处理(UP)及MAO处理试样的旋转弯曲疲劳实验，获得了循环应力与疲劳寿命(S-N)曲线。采用激光共聚焦显微镜、纳米压痕仪、XRD和SEM研究了试样的表面形貌及粗糙度、剖面形貌、剖面纳米硬度和弹性模量梯度分布、膜层相成分以及疲劳断口形貌，采用X射线残余应力分析仪获得了不同循环应力下MAO试样膜层-基体界面残余应力的松弛行为。实验结果表明：微弧氧化处理试样的表面形貌严重恶化，并且在膜层与基体交界处存在较大的残余拉应力，导致疲劳性能大幅度降低。此外，当循环应力和基体残余拉应力(平衡膜层的残余应力)之和大于基体材料的循环屈服强度时，膜层-基体界面残余拉应力出现松弛。最后，采用失配应变理论分析了膜层-基体界面残余拉应力的形成机理及其在外加循环应力作用下的松弛机理，深入讨论了在高循环应力和低循环应力作用下，膜层对基体疲劳性能的影响。

利用DSC、TEM、拉伸和硬度测量等方法系统研究了Al-0.8Mg-1.2Si-0.5Cu-0.3Mn-0.5Fe(-3.0Zn) (质量分数，%)合金非等温时效析出行为。结果表明，添加Zn可增加合金低温区和高温区溶质原子团簇析出和回溶量，并促进沉淀相析出，基于DSC分析计算的沉淀相析出激活能和其他材料参数，分别建立了可有效预测2种合金沉淀析出速率的动力学方程；同时，3.0%Zn的添加可有效促进合金非等温热处理时效过程中沉淀相的形核率，致使硬度较高，与不含Zn合金一样其硬度均随时效温度升高而升高，100℃附近升高缓慢，出现一硬度平台，250℃附近出现硬度峰值，随后降低；峰值状态的TEM组织表征显示，非等温热处理可使2种合金均析出大量多尺度β″沉淀相，但是含Zn合金沉淀相数量密度更高，且析出的β″相晶格参数发生显著变化；此外，基于组织和性能测量，建立了2种合金峰值状态沉淀相分布与显微硬度间的经验定量关系。

碳化物和Cu的共析出是提高微合金钢强度的一种有效手段，本工作利用OM和TEM研究了Ti-Mo-Cu微合金钢在不同等温温度下复合型碳化物和ε-Cu的共析出行为，利用复合析出相固溶析出模型和经典形核长大理论对Ti-Mo-Cu微合金钢的析出动力学进行了计算。结果表明，(Ti, Mo)C与ε-Cu二者独立析出，分别与铁素体基体呈N-W和K-S取向关系，在600℃时析出以ε-Cu为主，620℃发生(Ti, Mo)C与ε-Cu的共析出，而640~660℃时析出以(Ti, Mo)C相间析出为主。热动力学计算表明，在600~660℃范围内，随温度提高，(Ti, Mo)C中的Ti/Mo原子比由2.5增大到4.5，碳化物组成由Ti_0.71Mo_0.29C演变为Ti_0.79Mo_0.21C，(Ti, Mo)C与ε-Cu的析出-温度-时间(PTT)曲线存在交点，当温度低于616℃时，ε-Cu优先析出，温度在616℃附近时，发生(Ti, Mo)C与ε-Cu的共析出，当温度高于616℃时，(Ti, Mo)C优先析出，很好解释了实验现象。

通过稀土Ce微合金化手段，采用SEM、EDS和ASPEX等手段对不同Ce含量的非调质钢中的夹杂物形貌、数量和尺寸以及实验用钢的显微组织进行了表征，结合Thermo-Calc热力学软件对含Ce硫化物夹杂的形成过程进行了分析，并通过三维原子探针(3DAP)对晶界和相界面处的元素分布进行表征。结果表明，Ce在1800℃与S结合形成Ce₃S₄夹杂，1480℃转变为Ce₂S₃夹杂，1480℃以下形成Ce₂S₃为内核，Ti₄C₂S₂和MnS包覆生长的复合夹杂物；添加Ce元素的实验用钢中90%以上的夹杂物的长径比小于2.5；Ce含量为0.019% (质量分数)时，实验用钢的组织最细，平均晶粒尺寸为4.17 μm。3DAP的结果证明了Ce在晶界和相界处存在明显偏聚，阻碍了C扩散，抑制晶粒长大，另外，高温区形成的细小弥散含Ce夹杂物提供了形核质点，2者共同作用细化了非调质钢的组织。

基于晶体塑性理论，考虑孪生软化效应建立了描述孪晶形核、增殖和长大的位错密度基晶体塑性有限元模型。应用该模型揭示了不同晶体取向Cu单晶拉伸变形过程中位错滑移、孪生激活及其交互作用下的宏观塑性行为演化规律，进一步分析了Cu多晶拉伸变形过程中晶粒间交互作用对孪生软化、应变硬化等宏观塑性行为的影响。结果表明：孪生具有明显的取向效应，在孪生主导塑性条件下，Cu单晶塑性变形过程中孪晶增殖导致应力-应变曲线存在明显的应力突降现象，其塑性变形分为滑移、孪生及位错与孪晶交互作用3个阶段；此外，随着饱和孪晶体积分数增加，Cu单晶塑性变形过程中第3阶段的应变硬化率也随之提升。进一步模拟Cu多晶拉伸变形的塑性行为可知，在晶粒间交互作用下孪晶形核、增殖和长大过程中不会出现应力突降现象，与Cu单晶相比整个塑性变形过程具有更高的应变硬化率；Cu多晶塑性变形过程中位错密度在晶界处出现集中现象，孪晶也容易在晶界处形成。