开孔多孔金属材料作为具有多重功能的轻质材料，以其大比表面积、低密度、高比强度、高电导率以及高物质传输能力等特性在电催化及生物医用领域受到了广泛的关注。通过设计不同体系的开孔多孔金属材料，开发高效的制备工艺，能够精确控制开孔多孔金属材料的形貌、孔隙率、成分及晶体结构等材料性质，并进一步提升其催化活性、选择性、稳定性、生物相容性等多种功能特性。本文简述了面向电催化及生物医用领域的开孔多孔金属材料的制备方法及原理，详细介绍了开孔多孔金属在电催化及生物医用领域的最新研究成果，并对其在相关领域的未来发展方向进行了展望。

将具有柱状晶组织的Fe-2.5Si-0.8Al硅钢铸坯进行了多道次热轧，利用EBSD技术研究表层动态再结晶区的形成规律及剪切织构特征，并确定细晶区内不同剪切取向的分布规律。结果表明，88%压下量下热轧板次表层形成了明显的水平带状动态再结晶细晶区，动态再结晶区被多种剪切取向形变晶粒包围。热轧时，次表层受到较大的剪切力使铜型织构更易出现，造成动态再结晶区内再结晶及附近形变的铜型织构组分均多于黄铜型和Goss剪切织构组分。过大的剪切作用不利于Goss织构的形成和保持，导致动态再结晶区内Goss织构组分的比例很少。黄铜型织构出现在动态再结晶区内及附近的比例相差不大，说明黄铜型织构的形成位置不受限制。在此基础上，将实验室热轧板与98.9%压下量的工业热轧板表层剪切织构进行对比，工业热轧板次表层至接近中心层(次表层与中心层之间位置) Goss织构组分最多。

利用SEM、TEM、EBSD等技术手段研究了回火温度(450~650℃)对NiCrMoV低碳合金钢显微组织的影响，并通过拉伸和冲击实验测试其力学性能，同时利用相变仪和DICTRA模拟方法分别分析了两相区回火过程中奥氏体逆相变过程和合金元素的配分行为。结果表明，NiCrMoV低碳合金钢经热轧-在线淬火后的显微组织由板条马氏体和自回火马氏体组成。回火温度从450℃升高到550℃，马氏体板条发生回复，马氏体-奥氏体(M-A)组元逐渐分解；经两相区600℃回火后，在回火马氏体边界处形成了4.8% (体积分数)的残余奥氏体；提高两相区回火温度到650℃，显微组织由层状分布的新鲜马氏体和临界铁素体组成。随着回火温度升高，NiCrMoV低碳合金钢在-80℃的冲击功呈现先增加后降低的趋势，在600℃回火时达到峰值160 J；同时，NiCrMoV低碳合金钢在600℃回火时获得了最佳的强塑性匹配，屈服强度1030 MPa，抗拉强度1104 MPa，延伸率18%。相变仪分析结果表明NiCrMoV低碳合金钢经600℃回火后逆转变奥氏体全部保留到室温，而在650℃回火后逆转变奥氏体发生相变并转变成新鲜马氏体。DICTRA模拟结果证明奥氏体稳定化元素C、Ni和Mn在600℃等温回火过程中的富集程度要显著高于650℃等温回火。

以SUS321不锈钢为实验材料，探究了300~4 K连续冷却过程中，磁场作用下晶粒尺寸对变温马氏体相变行为的影响规律及作用机制。结果表明，相同的晶粒尺寸下，马氏体开始转变温度、最终转变量均随磁场强度的增加而增加。在相同的强磁场强度下，随着晶粒尺寸的增加，存在最为明显的促进马氏体生成的临界晶粒尺寸，加速整个连续冷却过程中的马氏体相变。组织观察表明：磁场作用能有效促进温度诱发ε-马氏体相变的形核质点的形成，进而提高连续冷却过程中α'-马氏体相变的形核质点数量，促进α'-马氏体相变。从相变机理方面进一步完善了前人提出的磁场加速马氏体相变的表象研究结果。此外，通过对组织形貌和晶体学特征分析，揭示磁场作用虽然促进温度诱发ε-马氏体相变的形核质点的形成，但是对γ→ε-马氏体变体选择影响不敏感，而晶粒尺寸对其敏感性较高。在磁场作用下，随着晶粒尺寸增大，ε变体的各向异性逐渐转变为各向同性，各项同性的ε-马氏体的形核质点长大过程中加速硬碰撞，使得晶粒尺寸较大时，马氏体相变受到抑制。ε变体进一步相变时，ε→α'-马氏体变体选择对晶粒尺寸和磁场敏感性均不高。

采用Gleeble-3500热模拟试验机模拟了Q500qE钢在不同热输入(E_j = 15~30 kJ/cm)下的焊接热循环过程，结合OM、SEM以及EBSD等手段探讨了热输入对粗晶热影响区(CGHAZ)微观组织和冲击韧性的影响规律及其作用机理。结果表明，随着焊接热输入的降低，板条贝氏体(LB)增多，粒状贝氏体(GB)减少，相变温度A_r3降低，贝氏体块(packet)和贝氏体束(block)明显细化；CGHAZ的冲击功KV₂ (-40℃)随着热输入的降低而提高，冲击断口均表现出明显的解理断裂特征，其解理面尺寸D_f随着热输入的降低而减小；贝氏体packet是Q500qE钢中控制CGHAZ冲击韧性最有效的结构单元。

利用热模拟试验机、OM和TEM研究了钒微合金化中锰马氏体耐磨钢的奥氏体晶粒长大行为，分析了不同加热温度和保温时间下第二相粒子的形貌、尺寸和粒径分布及其与奥氏体晶粒长大行为的交互作用。结果表明，在820℃保温10 s时，试样的平均奥氏体晶粒尺寸为3.98 μm，继续保温3600 s后仅长大1.47 μm，具有较强的抗粗化能力。这是因为基体中细小的V(C, N)粒子钉扎奥氏体晶界，抑制了奥氏体晶粒的长大。随着保温温度升高和时间的增加，V(C, N)粒子发生溶解和粗化，钉扎能力减弱，奥氏体晶粒快速长大。利用增加时间指数的新型Sellars模型，通过预设误差函数的新型计算方法，建立了两段奥氏体长大模型，其与传统Beck模型相比，预测精度大幅度提升。

以16%Mn-0.7%C-1.5%Al (质量分数) TWIP钢为研究对象，采用热镀锌模拟实验研究了2种基板表层组织对TWIP钢可镀性的影响。使用180°折弯检测了镀层附着性，使用GD-OES分析了退火及镀锌试样表面的元素深度分布，使用SEM观察了试样表面和截面微观形貌。结果表明，通过预处理得到的TWIP钢表面一层铁素体晶粒可以有效改善TWIP钢的可镀性。当轧硬态的TWIP钢直接连续退火并热镀锌时，Mn元素形成了明显的外氧化，严重阻碍了镀液中的Al和基板反应形成Fe-Al抑制层，不仅漏镀明显，而且镀层附着性差。当使用经过预处理、表面有一层铁素体的TWIP钢进行热镀锌时，TWIP钢表面的细晶粒铁素体层有效抑制了退火过程中Mn元素外氧化，从而显著改善了锌液对带钢的润湿性，在镀层/基板界面位置形成了充分的Fe-Al抑制层。通过预处理得到的表面铁素体层可以有效解决16%Mn-0.7%C-1.5%Al TWIP钢的可镀性差和镀层附着性差问题。

利用XRD、SEM和TEM等测试技术研究了Fe13Cr5Al4Mo合金在360℃、18.6 MPa去离子水和360℃、18.6 MPa、3.5 mg/L Li + 1000 mg/L B水溶液中的腐蚀行为。结果表明，Fe13Cr5Al4Mo合金的腐蚀增重远低于参比锆合金，且腐蚀增重速率较慢，表明Fe13Cr5Al4Mo合金的耐腐蚀性能优于参比锆合金。在2种水环境下，Fe13Cr5Al4Mo合金表面均形成了一层Fe(Cr, Al)₂O₄纳米尖晶石结构的氧化膜，在去离子水中还产生了Fe₃O₄外层氧化颗粒。Fe(Cr, Al)₂O₄尖晶石氧化膜整体上较为致密，可以阻碍氧离子和金属阳离子在氧化膜内的扩散，提高合金的耐腐蚀性能。此外，高温高压水中添加Li + B导致Fe13Cr5Al4Mo合金的腐蚀增重和氧化膜厚度发生变化，且抑制了外层氧化颗粒的产生，这与Li + B水溶液较高的pH值和Li⁺、B³⁺的相互作用有关。

采用腐蚀失重法、宏观形貌观察法、SEM、XRD、电化学及拉伸实验等分析手段对Q235和Q450NQR1在南沙大气环境中暴晒21和34个月后的腐蚀行为进行研究。结果表明，2种钢在南沙海洋大气环境中腐蚀动力学过程分为2个阶段，第二阶段腐蚀速率较第一阶段小。耐候钢Q450NQR1在短期内就已体现出更好的耐蚀性。暴晒21和34个月后，Q235朝天面和朝地面的锈层均比Q450NQR1的厚，且锈层中的裂纹更多，利于O₂和Cl^-向基体扩散，加速腐蚀过程。2种碳钢朝天面和朝地面锈层的主要成分组成为γ-FeOOH、α-FeOOH、β-FeOOH和Fe₃O₄，各产物的相对含量随着暴晒时间的延长都有一定的差异。此外，2种钢的朝地面均比朝天面的腐蚀严重，这是由于朝地面的锈层极易脱落，使其对腐蚀介质的阻碍作用减弱。随着暴晒时间的延长，碳钢Q235和耐候钢Q450NQR1表面锈层不断增加，抗拉强度逐渐降低。即在使用过程中随着锈层的增厚，Q235和Q450NQR1钢越容易失效，引发安全事故。

以GH4169镍基高温合金为研究对象，基于低周疲劳率相关的晶体塑性本构，引入累积能量耗散和累积塑性滑移2种疲劳指示因子作为疲劳裂纹萌生判据，对不同微缺口深度和长度下的疲劳裂纹萌生寿命进行研究。并基于统一拘束参数A_p，进一步考察拘束与疲劳裂纹萌生寿命的关联。结果表明：2种疲劳指示因子均可较好地预测疲劳裂纹萌生寿命。随着微缺口深度的增加，疲劳裂纹萌生寿命逐渐减少；随着微缺口长度的增加，疲劳裂纹萌生寿命逐渐增加。在不同的微缺口深度和长度下，疲劳裂纹萌生寿命均与\sqrt[]{A_{\mathrm{p}}}存在线性关系。可以根据该线性关系，确定拘束相关的疲劳裂纹萌生寿命。

利用双波长飞秒激光时域热反射系统对微尺度Cu-Sn金属间化合物的热输运性能开展研究。利用回流与时效工艺制备Cu-Sn扩散偶，界面处生成均匀连续的Cu₆Sn₅和Cu₃Sn金属间化合物，材料厚度均在微米量级且Cu₆Sn₅的(001)晶面具有明显的择优取向特征。由于实验参数对待测参量的敏感度会影响拟合精度，重点分析了铝传感层厚度与加热光调制频率对金属间化合物热导率测量敏感度的影响，以选定具体的实验参数。经测试，Cu₆Sn₅和Cu₃Sn的热导率分别为47.4和87.6 W/(m·K)，均略高于已有研究报道，分析认为主要是由于样品制备技术不同而导致的材料微观结构差异所致。讨论了加热光斑尺寸、铝传感层厚度及材料比热容的不确定性对热导率测量误差的影响，得到Cu₆Sn₅热导率误差为-6.8%~4.6%，Cu₃Sn热导率误差为-7.1%~4.4%。本工作表明飞秒激光时域热反射技术在电子封装微尺度金属间化合物热输运特性研究方面具备适用性，所得实测数据对于电子封装热设计及可靠性评价有重要参考意义。