对Al-2Mg-0.8Cu合金进行室温拉伸实验，并用显微硬度测试、差示扫描量热、扫描电镜和透射电镜观察等手段对其表征，研究了冷轧变形和添加Si对其时效析出行为和力学性能的影响。结果表明，轧制能加速这种合金的时效析出行为和缩短峰时效出现的时间。80%的变形量和1 h退火，使Al-2Mg-0.8Cu合金达到峰时效。添加Si能进一步加速时效析出动力学和细化S相，添加0.3%(质量分数)的Si能完全固溶到Al-2Mg-0.8Cu合金的基体中。冷轧变形量为40%的Al-2Mg-0.8Cu-0.15Si合金，其屈服强度为240 MPa、抗拉强度为353 MPa、断后伸长率为16.5%和抗拉强度塑性乘积为5.66 GPa·%。使这种合金具有最佳力学性能的轧制变形量和Si元素添加量，分别为40%和0.15。

在Fe-Cr-Al-Mo-Nb合金中添加Ta和Zr元素，在高纯Ar气氛中制备了四种合金铸锭。对铸锭在1473 K进行2 h均匀化处理后再进行固溶处理，然后将四种合金板在1473 K下退火10 min进而在1073 K和873 K下进行多道次轧制得到金属板材，再对板材进行873 K/24 h时效处理和在不同温度的回溶处理。对不同状态的合金进行金相和扫描电镜组织表征以及力学性能测量，研究了Ta/Zr对这种合金温轧板材中第二相析出演变和显微硬度的影响。结果表明，时效合金主要由粗大的初生Laves相和细小的Laves相粒子构成，Zr元素的添加增加了细小Laves相粒子的析出，延缓了粗大Laves相粒子的析出；随着回溶温度的提高第二相粒子都发生显著的粗化和回溶，Zr和Ta/Zr元素改良的合金都表现出较高的组织稳定性，显著抑制了第二相粒子的高温回溶，在1473 K/1 h热处理后Laves相的体积分数分别为0.1%和0.2%。Zr元素的添加显著抑制了高温时晶粒的粗化，这种粗化与高温下Laves相粒子对晶界的钉扎有关。

分别在980℃/200 MPa和870℃/430 MPa条件下对镍基单晶高温合金DD413进行应变量为0.2%、0.5%和1%的蠕变中断实验，模拟在热-力耦合作用下这种合金的组织损伤特征并进行量化表征，对比研究了预应变对其蠕变性能的影响并建立了组织损伤参量-剩余蠕变性能的关系。结果表明：DD413合金的组织退化损伤，主要有γ'相体积分数的降低和γ'相筏化程度的提高。蠕变温度越高其组织损伤越严重，合金的再蠕变性能越差。与γ'相筏排化相比，γ'相体积分数的降低对合金蠕变性能的影响不大。

研究了Mn对Mg95.5Y3Cu1.5合金的组织、拉伸性能和腐蚀行为的影响。结果表明，随着Mn含量的提高合金中的初生α-Mg相细化，其形貌由树枝晶转变为等轴枝晶状，而LPSO相的形貌和体积分数未发生明显的变化；合金的屈服强度、极限拉伸强度和伸长率都提高，与未添加Mn的合金相比Mn含量为0.9%(原子分数)的合金分别提高了20.7%、17.6%和41.0%。合金试样在1%(质量分数)NaCl溶液中的析氢速率、质量损失速率和腐蚀电流密度都降低，腐蚀电位向正向移动，表明其耐腐蚀性能提高。

用激光熔覆工艺在40Cr钢表面制备CoCrFeNiTi x (x=0、0.2、0.5、0.8)高熵合金涂层并计算其热力学参数，使用X射线衍射仪(XRD)、扫描电镜(SEM)、能谱仪(EDS)、显微硬度仪、摩擦磨损试验机等手段检测合金的物相组成、组织、元素分布、硬度及耐磨性，研究了Ti元素含量对其显微组织和耐磨性能的影响。结果表明：随着Ti元素含量的提高，合金物相在面心立方(FCC)结构的基础上形成了体心立方(BCC)结构，熔覆层中部的组织由晶界明显、晶粒分布均匀的等轴晶组成，最后形成了柱状树枝晶；随着Ti元素含量的提高，合金横截面的硬度逐渐提高，最高为412.32 HV0.2，比基体的硬度提高了1.8倍；涂层的磨损量和摩擦系数均随之降低，Ti含量为0.8时涂层其耐磨性能最优，磨损量最小为6.8 mg，摩擦系数为0.35。涂层的磨损机制，以磨粒磨损、粘着磨损和氧化磨损为主。

用真空感应熔炼惰性气体雾化法(Vacuum induction melting inert gas atomization, VIGA)制备预合金粉末，然后用热等静压(Hot isostatic pressing, HIP)工艺制备粉末冶金Inconel 718板材。用钨极惰性气体保护焊(Tungstun inert gas arc welding, TIG)将板材连接并进行焊后固溶时效、均匀化和热等静压处理。用SEM和EBSD表征焊接接头的组织并测试接头区域的显微硬度，研究了焊后热处理对接头显微组织和力学性能的影响。结果表明，母材为细小的等轴晶，晶粒尺寸约为28 μm，拉伸强度接近对同牌号变形高温合金的要求。在粉末冶金Inconel 718合金的接头处未观察到宏观气孔和夹杂等焊接缺陷，热处理后接头的强度与母材的性能相当。均匀化处理后Laves相基本上溶解了，组织均匀、塑性明显提高；热等静压处理可消除焊接后板材的显微孔洞，使力学性能的稳定性提高。在拉伸过程中合金的焊接接头优先在Laves相与基体的界面产生微气孔，其聚集产生微裂纹并最终发生断裂。

研究了在不同固溶及时效热处理条件下Ti-5Al-5Mo-5V-3Cr-0.6Fe亚稳β钛合金的显微组织演变和元素的再分配行为。在β单相区固溶保温后炉冷至(α+β)两相区的两阶段固溶处理，合金中生成了连续粗大的α晶界(αGB)和少量的晶内初生α相(αp)；进一步进行低温/高温两阶段的时效热处理，在低温时效过程中初步形成的ω相对在高温终时效过程中生成的次生α(αs)片层尺寸有显著的影响。用电子探针显微分析表征热处理过程中α相和β相之间的元素再分配行为并讨论了对上述显微组织演变的影响。结果表明，在固溶热处理过程中αGB和αp附近的元素再分配使α相附近局部β稳定元素的含量较高，提高了该区域β基体的稳定性，在低温时效过程中出现了无ω相析出的区域。在高温终时效过程中，在ω相辅助形核的作用下晶内析出的αs片层尺寸较小，而在αGB附近约2 μm范围内，因没有ω相的辅助生成的αs片层尺寸较大。

研究了中温热处理后Ti65合金中淬火马氏体相的分解及其对室温拉伸性能的影响。结果表明：在800℃/10 min热处理后Ti65合金中淬火马氏体相(α'相)内的β稳定元素向界面扩散，分解为α+β相；随着保温时间的延长，β相的形貌由不规则状转变为不同长宽比的棒状。热处理温度的提高，分解产物显著粗化。随着中温热处理温度升高或保温时间的延长，室温拉伸强度呈现快速降低、保持稳定和慢速降低三个阶段。强度快速降低的原因是，马氏体相分解使缺陷和界面密度降低，导致固溶和界面强化效果减弱；马氏体相完全分解后，α板条粗化导致的强度降低和α2相弥散度的提高使强度提高，其综合作用使强度保持相对稳定；中温热处理温度提高到α2相析出温度以上时，强度随着α板条厚度的增加缓慢降低。

用选区激光熔化(SLM)技术制备多孔石墨烯/钛复合材料，研究了石墨烯(Gr)作为增强相对其微观结构、力学性能以及抗腐蚀性能的影响。结果表明：用SLM制备的多孔钛由较小的等轴晶组成，石墨烯加入使其晶粒尺寸进一步减小，石墨烯没有在Ti基体中团聚，部分石墨烯与Ti原位生成的TiC产生了弥散强化。多孔Gr/Ti复合材料的压缩曲线由弹性变形阶段、应力平台阶段和致密化阶段组成，其硬度、抗压强度和压缩率分别为503HV、317.38 MPa和42%；其抗腐蚀性能高于纯钛，腐蚀电位为-0.325 V，腐蚀电流密度为3.28×10-7 A·cm-2。

用场发射扫描电镜(FE-SEM)和透射电镜(TEM)观察一种第四代镍基单晶高温合金长期时效和持久断裂后的微观组织和位错组态，研究了这种合金在1000℃和1130℃长期时效过程中的组织演化和在1100℃/140 MPa条件下的持久性能。结果表明：这种合金具有较好的组织稳定性，在1000℃长期时效过程中γ'相逐渐长大，但是在1000 h后仍有较好的立方度且没有TCP相析出。在1130℃长期时效500 h后γ'相发生连接和筏化；时效200 h后开始析出TCP相，时效1000 h后合金中TCP相的面积分数只有0.04%。在1130℃长期时效500 h后，γ/γ'界面形成位错网并随着时效时间的延长变得更加规则致密。这种合金在1100℃/140 MPa条件下的持久寿命为676.5 h，达到第四代镍基单晶高温合金水平。持久断裂后γ'相发生N型筏化，合金中析出针状TCP相(μ相)并在TCP相附近出现位错塞积。在持久试验过程中，合金中生成的γ/γ'界面位错网和a<010>超位错有利于提高其持久性能。

施加脉冲电流进行Ti-45.5Al-4Cr-2.5Nb(原子分数,%)合金的定向凝固并结合仿真实验,研究了脉冲电流对其凝固组织和性能的影响。结果表明：随着频率为200 Hz的脉冲电流密度的增大电流集肤效应增强、熔体内电流集肤效应加重。在集肤层电流焦耳热效应的作用下糊状区侧向散热的热流密度降低,使枝晶的平均偏离角减小,从而使合金的断后延伸率增大。脉冲电流密度较小时,在焦耳热效应和电磁搅拌的作用下熔体中枝晶的重熔和破碎使柱状晶晶粒的径向尺寸减小。但是,过量的焦耳热使熔区的长度增大、温度梯度减小,反而使晶粒的径向尺寸增大。因此随着电流密度的增大TiAl合金的抗拉强度先提高后降低,施加频率为200 Hz、电流密度为35.3 mA/mm的脉冲电流TiAl合金的抗拉强度最大,比母合金铸锭的抗拉强度提高了70.7%。电流密度为52.9 mA/mm时延伸率达到最大值,比母合金锭的延伸率提高了129.5%。

对第三代DD33单晶高温合金进行标准热处理、热等静压以及不同制度的后续固溶和时效处理,并在850℃/650 MPa和1100℃/170 MPa条件下进行高温持久性能实验,使用金相显微镜(OM)、扫描电子显微镜(SEM)和X射线三维成像技术(XCT)等手段观察和表征不同状态的样品,研究了热等静压和热处理对这种合金显微组织和持久性能的影响。结果表明：铸态DD33单晶高温合金经过适当的热等静压和后续热处理工艺后,样品的组织形貌(γ′相尺寸、体积分数与立方化程度)与标准热处理态基本相同。与标准热处理态合金相比,热等静压处理后合金显微孔洞的体积分数和尺寸均显著降低,其体积分数从0.0190%降低到0.0005%,最大孔等效直径从36.9 μm减小到14.2 μm。在850℃/650 MPa和1100℃/170 MPa条件下热等静压后的样品持久寿命均显著延长。这表明,适当的热等静压和热处理能消除合金内部的显微孔洞缺陷,使其持久性能显著提高。

采用冷轧-等温处理SIMA法(CRITSIMA 法)制备半固态锡青铜坯料并将其挤压成锡青铜轴套,研究了等温处理时间对其微观组织和力学性能的影响。结果表明：随着等温处理时间的延长锡青铜轴套的平均晶粒尺寸随之增大,晶粒的粗化速率为296 μm3/s,形状因子先增大后减小,布氏硬度和延伸率先提高后降低,抗拉强度逐渐降低。在910℃等温15 min的锡青铜轴套其综合性能最高,形状因子为0.74,平均晶粒尺寸为63.56 μm,抗拉强度为368 MPa,延伸率为4.5%,布氏硬度为126 HBW。

为研究直流电流对亚包晶合金凝固过程的影响,选用与亚包晶合金都存在相似凝固过程的AMPD-4.1%SCN透明亚包晶模拟物为研究对象。使用显微镜感光器件(CCD)和智能通讯测温仪表对实验过程进行实时拍照和温度记录,研究了亚包晶透明模拟物在电场作用下的结晶过程和晶体生长规律。结果表明：在电场的作用下,由电迁移效应使定向结晶的亚包晶模拟物的初生β相颗粒逐渐向正极方向迁移,使凝固界面前沿的液相成分与包晶点的成分(0.05%SCN,原子分数)接近,从而促进包晶反应的进行；电场的作用使电流偏聚产生的焦耳热效应和溶质富集引起的成分过冷,使定向凝固的枝晶尖端产生特殊分裂的生长形貌,使枝晶尖端分裂,枝晶间距减小。

应用Gleeble热模拟技术、EBSD、SEM和OM系统地研究了高温合金GH4169在温度为1000~1150℃、应变速率为 0.01~1 s-1条件下变形的动态再结晶机制和组织演变规律。结果表明：在1000~1150℃、应变速率为 0.01~1 s-1条件下高温合金GH4169的变形抗力最高可达400 MPa；基于动态材料模型绘制出此合金的功率耗散图和流变失稳图，得到了该合金优化的加工区间变形参数为1020~1070℃和0.03~0.63 s-1。分析GH4169在变形过程中动态再结晶演化规律，明确了动态再结晶晶粒以在原奥氏体晶界处的非连续动态再结晶为主，连续动态再结晶以亚晶持续旋转机制形核。还确定了Σ3n非共格孪晶界演变规律，动态再结晶晶粒的体积分数比越大晶粒越细小Σ3晶界密度越高，动态再结晶晶粒的长大优先于Σ3n非共格孪晶界的形成。

对用电子束冷床炉(EB炉)熔炼的TC4钛合金热轧板材进行三火轧制变形，研究了退火温度对其显微组织、织构和力学性能的影响。结果表明：TC4钛合金的原始轧态组织为双态组织，由初生α相和β转变组织构成。退火后等轴α相的含量提高，次生α相的含量降低并趋于球化，组织的等轴化程度提高，在900℃退火后合金的显微组织转变为等轴组织。随着退火温度的提高α相晶粒的偏聚方向发生了变化，织构类型由初始的B型织构转变为B型织构与T型织构的混合织构类型，最终再转变为B型织构。在800℃退火后α晶粒的择优取向最弱，其织构类型为B型织构和T型织构组成的混合织构，较强织构的成分为：φ2=0°截面，{0001}<31ˉ2ˉ0>和{0001}<98ˉ1ˉ0>；φ2=30°截面，{0001}<31ˉ2ˉ0>和{0001}<12ˉ10>。对材料进行室温和高温(400℃)拉伸实验，可得到TC4钛合金强度及塑性与退火温度间的关系：退火温度的提高使合金的抗拉强度提高、屈服强度降低、改善了塑性，合金屈强比的降低使其可靠性提高。

用显微硬度测试、差示扫描量热法(DSC)和高分辨透射电镜(HRTEM)观察等手段研究了Al-Mg-Si合金人工时效过程中的硬化、组织变化以及早期析出相的演变。结果表明：在170℃时效的合金具有更高的峰值硬度。在时效初期晶内析出高数量密度的溶质原子团簇和GP区，合金的硬度显著提高。在170℃处理4 h后合金的硬度达到峰值，此时晶内析出相以针状β″相为主，β″相与Al基体界面三维共格应变是合金强化的主要原因。同时，晶界析出相呈断续分布状态。随着时效时间的增加β″相开始粗化，晶界析出相的连续程度降低。在过时效阶段晶内析出相的严重粗化和数量密度的降低，使合金的硬度剧烈降低。在时效的初始阶段，合金的析出序列为过饱和固溶体→球形原子团簇→针状GP区→针状β″相。

研究了固溶温度对一种亚稳β钛合金(Ti-4Al-6Mo-2V-5Cr-2Zr)的锻态组织和室温拉伸性能的影响。结果表明，固溶温度低于相变点时大量的α相在β基体中析出并聚集在滑移带附近，随着固溶温度接近相变点α相的数量减少且部分滑移带消失。固溶温度高于相变点时显微组织为单一的β相且滑移带完全消失，随着固溶温度继续升高β晶粒聚集且长大。这种合金经750℃×1 h固溶处理后达到良好的强度塑性匹配，气抗拉强度、屈服强度和伸长率分别为957 MPa、887 MPa和11.7%。

采用低能球磨-热压烧结制备了(FeNiCoCr)100-x Al x (x=0、5)高熵合金，并对其进行时效处理，研究了合金的组织结构与力学性能。结果表明：烧结态及时效态合金的微观组织均由FCC相和少量BCC相构成，其中FCC相中均存在孪晶，且未添加Al的合金中孪晶比例相对较高；添加Al的合金中BCC相较高，且时效处理后出现了大量小角度晶界。时效态FeNiCoCr合金具有最佳的综合性能，其压缩真屈服强度达545 MPa，弯曲强度和断裂韧性分别为1342±20 MPa和32.5±2.0 MPa·m1/2，优异的力学性能归因于FCC相中退火孪晶的形成以及BCC相的析出。

研究了熔速对氩气保护GH4169G电渣锭宏微观组织及非金属夹杂物的影响。结果表明:适当增加熔速有利于缩短铸锭的局部凝固时间，减小二次枝晶间距，从而细化枝晶组织，但对Nb、Ti等易偏析元素沿径向的宏观分布影响不大。熔速对GH4169G铸锭中的夹杂物类型影响较小，主要为氧化物、氟化物和氮化物三类。夹杂物在铸锭表面最多，向内部迅速减少并趋于稳态。铸锭内部夹杂物多以氧化物为核心，氮化物为次外层，碳化物为最外层的双层或三层结构。采用MeltFlow-ESR模拟方法，分析了熔速对重熔过程中夹杂物运动轨迹的影响，发现提高熔速有利于夹杂物向铸锭表面运动，降低铸锭表面夹杂物富集区的厚度和铸锭内部夹杂物的数量。此外，提高熔速有利于缩短夹杂物析出长大的时间，降低夹杂物尺寸。