深海潜水器耐压壳材料的服役可靠性直接关乎深潜器的作业安全，钛合金因其优异的深海环境服役性能成为制造深潜器耐压壳的关键材料。本文从深潜器用钛合金的种类出发，详细介绍了钛合金室温蠕变、低周疲劳及保载疲劳等主要失效形式的最新研究进展，归纳了钛合金保载疲劳的主要影响因素、微观损伤机制及寿命预测模型，以期为新型高强低保载效应的高性能钛合金研发提供参考。最后，提出了目前深潜器用钛合金构件服役可靠性评价亟待解决的若干问题和未来的研究方向。

高熵合金是由多种主要元素组成的新型金属材料，固有的多主元和构型熵高等特点，使其具备诸多优异的力学及物理化学性能，从而引起了研究人员的广泛关注。在低温工程应用方面，高熵合金优异的强塑性、良好的韧性和抗冲击能力、较高的相稳定性等特点使其在深空探测、低温超导、气体工业等领域极具应用前景。本文综述了高熵合金的低温研究进展，详细总结了高熵合金在低温环境的变形机制及强韧化机理，并结合传统低温工程材料的性能对比，展望了高熵合金未来低温工程应用的主要方向。

随着新能源汽车和5G通信等技术的快速发展，钎料及其焊点作为微电子互连中最关键的环节，往往需要在频繁的温度交变环境中长期服役，其热-机械可靠性面临更高的要求。锡基无铅钎料自21世纪初开始得到快速的发展，大量基于合金化和材料复合的研究方法对锡基无铅钎料进行成分设计，以弥补传统锡基二元、三元钎料存在的问题，获得了具有高性能、高可靠性的焊点。本文综述了近年来微电子互连用锡基合金及复合钎料的最新研究进展，对比了几种常见的钎料制备方法的优势和不足，重点梳理了锡基合金钎料以及锡基复合钎料组织性能及热-机械可靠性的研究进展，并对今后锡基无铅钎料的研究与制造前景作出展望。

采用溶液燃烧合成技术制备了不同Y₂O₃含量(质量分数)的Fe-Y₂O₃纳米复合粉末，分析了Y₂O₃含量对制备的复合粉末的微观结构、晶粒尺寸、磁性能和烧结性能的影响。结果表明，制备的Fe-Y₂O₃纳米复合粉末均呈现由纳米颗粒组成的连通的网状结构，随着Y₂O₃含量的增加，晶粒尺寸逐渐降低。通过磁性能测试，不含Y₂O₃的纳米铁粉的饱和磁感应强度为1.97 T，相应的矫顽力为6.4 kA/m。随着Y₂O₃含量的增加，Fe-Y₂O₃纳米复合粉末的饱和磁感应强度逐渐降低，矫顽力逐渐增大。当Y₂O₃含量为2%时，Fe-Y₂O₃纳米复合粉末的饱和磁感应强度为1.45 T，相应的矫顽力为58.9 kA/m。对制备的纳米粉末进行常压烧结，当Y₂O₃含量低时，该粉末在较低的烧结温度(700℃)下可以获得较高的相对密度，当Y₂O₃含量增加到1%或2%时，在高的烧结温度(1300℃)下也难以实现致密化。

采用电弧增材制造工艺制备了三元Al-Cu-Mg (2024)铝合金成形试样，并对试样的晶粒形貌、物相组成、元素分布与力学性能进行研究。结果表明，2024铝合金成形试样宏观上表现出层状特征，单一沉积层可以分为层间区域与层中区域2部分，晶粒形貌由层中区域的等轴晶转变为层间区域的柱状晶；成形试样微观组织主要包括α-Al、θ-Al₂Cu与S-Al₂CuMg相；由于增材制造非平衡凝固过程，成形试样出现元素偏析，层中区域Mg元素在Al基体中均匀分布；电弧重熔作用下，层间区域元素偏析严重，Cu元素以共晶组织的形式在晶界偏析，Mg元素出现局部富集；成形试样的平均抗拉强度、屈服强度与断后伸长率分别为(323.5 ± 6.6) MPa、(178.7 ± 6.2) MPa和(9.03 ± 0.67)%，高于铸造退火态2024铝合金的力学性能；由于微观组织的不同，层中区域与层间区域出现不同的裂纹扩展行为，层间区域裂纹沿着共晶组织分布路径扩展，表现为沿晶断裂，层中区域裂纹扩展模式变为穿晶断裂。

采用OM、SEM、XRD和TEM研究了低密度Ti₂AlNb基合金热轧板在600~1100℃保温12 h微观组织的热稳定性。结果表明，Ti₂AlNb基合金原始态热轧板主要由α₂、B2以及O相组成，颗粒状的α₂相分布在B2相基体中。Ti₂AlNb基合金热轧板600℃保温12 h，颗粒状的α₂相分布在B2相基体中，B2相基体中分布着大量细小的O相板条。随着温度的升高，合金热轧板800~900℃保温12 h的微观组织由α₂、B2以及O相三相构成，α₂相颗粒逐渐球化，O相板条粗化并固溶于B2相基体中。当温度升高至950℃时，B2相基体中的O相板条消失。合金热轧板在950~1000℃保温12 h形成α₂ + B2两相区，α₂相颗粒球化并趋向于分布在B2相基体的晶界处。当温度升高至1100℃时，合金基体为B2单相，B2晶界处分布着极少量的残留α₂相颗粒。Vickes显微硬度分布结果显示，随着温度的升高，合金板材在600℃时硬度达到峰值(509 HV)，这与大量细小的O相板条有关。

利用OM、SEM及热力学计算等方法研究了GH4151合金在热处理过程中的组织演变行为。结果表明，高合金化导致合金的铸态组织复杂，包括Laves相、γ/γ′共晶、η相等低熔点相。由于各析出相的初熔温度不同，制定了三段式热处理，有效地消除了合金中的有害相。铸态GH4151合金中偏析元素Nb和Ti含量对低熔点相初熔温度的影响较大，Mo含量的影响相对较低，W含量的影响不明显。降低Ti含量，提高Nb、Mo含量可降低η相的初熔温度；提高Ti、Mo含量，降低Nb含量可降低Laves相的初熔温度。高含量的γ′相形成元素导致γ′相的组织演变行为具有冷却速率敏感性。15℃/min是GH4151合金中γ′相发生不规则生长的临界冷却速率。与低含量γ′相形成元素的合金相比，GH4151合金冷却速率高于15℃/min时，γ′相尺寸更大；冷却速率低于15℃/min时，γ′相不规则程度更高。高合金化的特点导致GH4151合金呈现复杂的组织演变行为。

针对新型SP2215耐热合金，通过一系列持久及冲击实验，研究了其在不同温度和时间时效处理后组织与性能之间的关联性。结果表明，SP2215合金具有优良的高温组织稳定性，在时效过程中会析出富Cu相、MX相、NbCrN相和M₂₃C₆等多种纳米级析出相。在时效早期，随着时效温度升高和时效时间的延长，析出相迅速增多，由于析出相的强化作用，合金的强度迅速增加；同时，合金的冲击韧性显著降低，并发生沿晶断裂，JMA相变动力学模型定量计算表明其主要与M₂₃C₆碳化物在晶界的连续析出与长大有关。在时效后期，析出相逐渐保持稳定，无有害相析出，晶粒度始终保持在4.5~5级，优异的高温组织稳定性使得SP2215耐热合金在时效后期具有稳定的力学性能，650和700℃的1 × 10⁵ h持久强度分别达到120和70 MPa级别，可实现对HR3C、Super304H等同类耐热合金的国产替代。

为研究Mg-Sn合金中Al掺杂Mg基体与Mg₂Sn相不同取向以及Al元素在界面处的分布位置，基于密度泛函理论计算了Al元素掺杂Mg/Mg₂Sn不同指数面的界面黏附功、界面能以及界面掺杂能来寻找较稳定的掺杂位置。采用态密度和晶体轨道重叠布居分析了Al元素掺杂对Mg(0001)/Mg₂Sn(022)界面电子特性的影响。结果表明，界面处添加Al元素后只有部分掺杂位置有益于加强Mg/Mg₂Sn界面的稳定性。添加Al元素后，Mg(0001)/Mg₂Sn(001)界面处Sn端黏附功均高于Mg端，而Mg(0001)/Mg₂Sn(111)界面正好相反。Al掺杂后的Mg(0001)/Mg₂Sn(022)界面能降低了0.07 eV/nm。添加Al元素后，Mg(0001)/Mg₂Sn(022)界面位置Ⅳ比较容易掺杂，该位置处的电子结构分析表明掺杂Al元素后Al的s轨道和Sn的p轨道存在明显交互作用，在界面处Al—Sn键占主导地位。

通过脱碳和冷轧工艺制备了表面低碳、芯部中碳成分梯度钢，对中碳马氏体实施等效应变为1.5的大压下轧制，试样表面无微裂纹产生。利用OM、SEM和拉伸实验等观察和测试了淬火后以及冷轧后梯度马氏体钢的微观组织和力学性能。结果表明，脱碳淬火工艺处理后得到成分梯度和板条尺寸梯度马氏体组织。淬火处理后，C梯度分布的中碳马氏体相比均质马氏体的强度由1700 MPa降低到1525 MPa，但其均匀延伸率相比均质马氏体提高了40%，相比未脱碳相当C含量均质马氏体钢具有更高的强塑积。芯部中碳马氏体提供强度，表层低碳马氏体可承担较大的塑性应变，梯度组织应变的不均匀性可以提供额外的加工硬化能力，使梯度组织有着更好的强塑性结合。

结合中性盐雾实验和四点弯曲法研究Q235碳钢在弹性拉应力作用下的预腐蚀成锈行为，采用SEM、XRD和电化学阻抗谱等手段研究了锈层的成分、结构以及电化学特性。结果表明，弹性拉应力通过加速阳极溶解促进锈层中γ-FeOOH物相的生成，且由于γ-FeOOH是在液相中生成，而γ-FeOOH向α-FeOOH和Fe₃O₄/γ-Fe₂O₃转化是在固-液界面进行，γ-FeOOH的生成速率比其转化速率快，导致锈层中γ-FeOOH的质量分数随应力水平提高而增加，α-FeOOH和Fe₃O₄/γ-Fe₂O₃的质量分数相应减少。随着应力由0增大至0.95σ_s (σ_s为屈服强度)，Fe₃O₄/γ-Fe₂O₃的质量分数由53%减小至约46%，α-FeOOH的质量分数由约30%减小至约23%，γ-FeOOH的质量分数由不到17%增大至约31%，这种物相成分变化导致锈层的致密性降低，厚度增加。此外，弹性拉应力通过加速阳极溶解促进了锈层的生长，进一步增加了锈层的厚度。锈层的厚度增加提高了离子在锈层中电迁移的阻力，锈层的致密性降低减弱了锈层内侧微环境的闭塞性，2者的共同作用使得锈层的保护性随应力水平的提高呈增强趋势。