对Al-Cu-Mg合金进行一种能消减残余应力的新型热处理，使用透射电镜(TEM)、扫描电镜(SEM)、X射线衍射等手段分析残余应力并测试力学性能，研究了这种合金的微观组织结构和性能。结果表明：新型热处理使Al-Cu-Mg合金的残余应力消减率达到92.7%(与固溶态铝合金相比)，并得到优良的强塑性配合(屈服强度达到463.6 MPa，抗拉强度达到502.5 MPa，伸长率达到12.7%)。微观组织的分析结果表明：在进行新型热处理的合金中S'相比用传统热处理的更为细小、分布更均匀，由S'相析出的共格应力场与淬火残余应力场叠加使合金残余应力大幅度降低，使合金的综合性能较高。

对6 mm厚的6082-T6铝合金进行两种表面处理然后实施搅拌摩擦焊接，研究了对接面氧化膜对接头组织和疲劳性能的影响。结果表明，进行速度为1000 mm/min的高速焊接时，对接面未打磨和打磨的接头焊接质量都良好，接头强度系数达到81%；两种接头的疲劳性能基本相同，疲劳强度均为100 MPa；少数样品在焊核区外断裂，大部分样品在热影响区断裂。与接头相比，两种接头焊核区的疲劳性能有所提高，均为110 MPa，在疲劳测试中裂纹并未沿“S”线萌生和扩展。

新型含铝奥氏体耐热合金(AFA)进行压缩热模拟试验，使用OM和EBSD等手段研究了这种合金在950~1150℃和0.01~5 s-1条件下的微观组织演变、建立了基于动态材料模型热加工图、分析了变形参数对合金加工性能的影响并按照不同区域组织变形的特征构建了合金的热变形机理图。结果表明：新型AFA合金的高温流变应力受到变形温度和应变速率的显著影响。在变形温度为950~1150℃和应变速率为0.18~10 s-1条件下，这种合金易发生流变失稳。在变形温度为1050~1120℃、应变速率0.01~0.1 s-1和变形温度1120~1150℃、应变速率10-0.5~10-1.5 s-1这两个区间，这种合金发生完全动态再结晶行为且其再结晶晶粒均匀细小，功率耗散因子η达到峰值45%。新型AFA合金的热加工艺，应该优先选择再结晶区域。

使用霍普金森压杆试验装置进行挤压态6013-T4铝合金的室温动态压缩实验，应变速率为1×103~3×103 s-1。结果表明，6013-T4铝合金在动态压缩过程中表现出明显的应变硬化和正应变速率敏感性；随着应变和应变速率的提高位错密度增大，在高应变速率和大应变量变形后试样的位错塞积显著。在相同的变形条件下0°方向试样的应力总是最高，而45°方向试样的应力最低。挤压态6013-T4合金的主要织构类型为{112}<111>和{110}<111>。对于{112}<111>织构，0°、45°和90°方向的最大施密特因子分别为0.27、0.49和0.41。对于{110}<111>织构，最大施密特因子分别为0.27、0.43和0.41。0°方向的施密特因子最小，使该方向的应力水平较高。在相同的应变速率和应变量条件下动态压缩变形时，0°方向试样的位错密度更高。在冲击件的材料选择和结构设计中有必要考虑材料的应变速率敏感性、力学性能各向异性以及微观组织的演变。

采用力学性能测试、电导率测试和透射电子显微镜研究了淬火速率对汽车用高强铝合金性能的影响。结果表明：淬火速率从960℃/s降低到1.8℃/s，电导率提高了5.7% IACS，硬度的下降率为40%，抗拉强度和屈服强度的下降率分别为24.2%和56.9%，硬度和强度与淬火速率的对数呈线性关系。随着淬火速率的降低，淬火析出相的尺寸和面积分数显著增大，导致性能下降。淬火速率为1.8℃/s时，淬火析出相的平均尺寸为465.6 nm×158.2 nm，析出相的面积分数为42.1%。

采用热丝化学气相沉积(HFCVD)技术在WC-Co8%硬质合金刀具表面制备金刚石涂层，调节甲烷浓度等沉积工艺制备了单层金刚石涂层刀具和微米金刚石涂层(1.2 μm)、纳米金刚石涂层(200 nm)交替多层金刚石涂层刀具。以7075航空铝合金作为切削工件，在无润滑干切条件下测试了单层金刚石涂层刀具和多层金刚石涂层刀具的切削性能。实验结果表明，切削2 h后单层金刚石涂层刀具涂层脱落宽度达到35 μm，刀刃钝化；有多层金刚石涂层刀具的刃型保持完整，涂层无脱落。对单层金刚石涂层和多层金刚石涂层平面样品进行了洛氏压痕实验。结果表明，多层金刚石涂层的脱落面积约为单层金刚石涂层脱落面积的1/5到1/10，进一步说明多层金刚石涂层有更强的抵抗裂纹产生的能力。这些结果表明，金刚石多层结构能提高涂层与基体的界面结合力，延长金刚石涂层刀具的使用寿命。

采用室温力学拉伸、光学显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)等手段,研究了Cu含量对Al-Cu-Mn铝合金力学性能各向异性的影响。结果表明：随着Cu含量(质量分数)由6.51%降低到5.41%Al-Cu-Mn铝合金中微米级Al2Cu相的数量显著减少,聚集排布的趋势减弱,使材料的延伸率提高、各向异性降低。其主要机理是,Cu含量较高时微米级Al2Cu相应力集中,导致Al2Cu相优先断裂且裂纹相互连通,Cu含量较低时,Al2Cu相断裂后裂纹未扩展而晶界发生断裂。微米级Al2Cu相沿各取向的分布差异,是力学性能各向异性的主要原因。

使用光学显微镜(OM),扫描电子显微镜(SEM)和透射电子显微镜(TEM)等手段检测轨道交通用6005A-T5铝合金的微观组织并进行晶间腐蚀试验,研究了6005A铝合金挤压型材的组织不均匀性及其对晶间腐蚀(IGC)抗性的影响。结果表明：6005A-T5铝合金的挤压型材表现出明显的表层粗晶特征,表层的晶粒尺寸大部分大于100 μm,第二相粗大且分布稀疏,晶界基本上是大角度的(95.6%),心部晶粒基本上小于50 μm(99.8%),第二相细小且沿挤压方向呈链状分布,有较多的小角度晶界。保留粗晶层的试样其抗晶间腐蚀性能较好,最大腐蚀深度为37.08 μm,去除粗晶层试样其抗晶间腐蚀性能较差,最大腐蚀深度为459.28 μm。更少的晶界和更稀疏的晶界析出物,是6005A铝合金挤压型材表层粗晶的抗晶间腐蚀性能优于内层细晶的主要原因。

采用扫描电镜(SEM)和能谱(EDS)分析以及电化学极化和中性盐雾试验(NSS)等手段,研究了Zn-xAl(x=4%, 5%, 7%)-0.06%Nd合金在炉冷,空冷,水冷(冷却速度分别为0.03,1.08和40℃/s)条件下的凝固组织与耐蚀性。结果表明：随着冷却速度的增加,合金组织不断细化,共晶组织的层片间距不断减小,而耐腐蚀性先增大后减小,且稀土Nd的添加有利于进一步减小共晶层片间距和提高合金的耐腐蚀性能。空冷条件下获得的Zn-5%Al-0.06%Nd合金的耐蚀性最佳。Al含量在4%~7%之间变化时,主要引起合金组织的变化,而对合金耐腐蚀性影响不大。

使用扫描电镜、交流阻抗谱和扫描开尔文探针等手段研究了7A04铝合金在周期凝露和二氧化硫条件下的腐蚀行为和规律。结果表明,7A04铝合金在周期凝露和二氧化硫环境中的腐蚀主要是薄液膜下的大气腐蚀,随着时间的延长腐蚀产物不断增多,腐蚀失重的数值增大,腐蚀产物的形貌呈点状或团状,主要是氢氧化铝和硫酸铝水合物,腐蚀类型主要为点蚀,局部有轻微剥蚀,交流阻抗拟合数值显示,在试验的初期7A04铝合金的腐蚀速率急剧下降,后期逐渐趋于平缓,表面电位分布图谱显示,材料表面的腐蚀电位呈升高趋势,至240 h后趋于稳定,7A04铝合金的腐蚀溶解,与其组织和组成分布密切相关。

结合金相组织观察及能谱分析、DSC热差分析、JMat Pro 5.0软件计算和室温力学性能测试,研究低频电磁铸造新型高强Al-Mg-Si-Cu合金铸态、挤压态和T6态的组织性能。结果表明,该新型合金系的均匀化温度和固溶温度可分别确定为540℃和550℃。Mg2Si强化相能显著细化合金铸态组织且细化程度随其含量增大递增,而过量Si或过量Mg均能减弱细化剂和Mg2Si相对合金铸态组织的细化作用。Mg的过量添加不会降低合金强度但可提高其延伸率至19%以上。该新型Al-Mg-Si-Cu合金中,当Mg质量分数为1.60%、Si质量分数为1.15%时,可获得较高强度(抗拉强度419 MPa、屈服强度362 MPa)而又不损害其塑性(延伸率18.75%)。

研究了Al和Ce的含量对Mg-Al-Ce合金组织的影响以及第二相的演变规律,进行热力学计算分析探讨了合金化合物的形成规律及其作用。结果表明：添加适量的Ce对Mg-Al合金有细化晶粒的作用,当Al的添加量(质量分数,下同)为2.5%、Ce的添加量为2%时晶粒最小,为280 μm。数据拟合结果表明,Al含量为6.4%~7%、Ce含量为1.6%~2%为最佳添加量,可使晶粒尺寸减小到160 μm。随着Al、Ce含量的变化合金中优先生成Al4Ce相,在凝固过程中细小的Al4Ce化合物吸附在α-Mg晶粒周围形成片层状共晶,阻碍α-Mg晶粒的长大从而细化合金晶粒。

研究了Al-10.78Zn-2.78Mg-2.59Cu-0.22Zr-0.047Sr铝合金挤压材在固溶-T652和预回复-固溶-T652时的组织和性能。结果表明: 该合金在121℃×24 h时效制度下, 预回复退火处理可有效细化晶粒(从9.76 μm减小到5.56 μm), 降低晶界平均角度(从23.59°降低至17.41°), 显著提高低角度晶界百分比(从53%提高到67%), 提高位错强化, 并显著抑制再结晶的发生, 与固溶-T652相比, 预回复-固溶-T652工艺在不降低强度的情况下可提高其晶间和剥落腐蚀性能(最大晶间腐蚀深度从125.0 μm减少到91.4 μm, 剥落腐蚀从EB级提高到EA级), 在预回复-固溶-T652状态下合金的抗拉强度达到728 MPa, 预回复退火处理能提高合金的强度。位错强化和低角度晶界强化是合金的主要强化机制。

改变到模具底部的距离制备出不同二次枝晶臂间距(SDAS)的A319铝合金, 讨论了SDAS与孔洞尺寸、硅颗粒尺寸及形态比的关系, 深入研究了SDAS对合金拉伸性能、疲劳寿命和疲劳参数的影响。结果表明: 硅颗粒尺寸和形态比与SDAS有很好的线性关系, 当SDAS较大时, 硅颗粒尺寸和形态比也较大, 孔洞尺寸与SDAS之间有类似的关系, SDAS对A319铝合金的杨氏模量和屈服强度几乎没有影响, 而硬度、抗拉强度和延伸率随着SDAS的增大而降低, 疲劳寿命随着SDAS的增大而下降, 疲劳参数也随SDAS的变化而变化: 随着SDAS的增大疲劳强度指数(σ′f)增大, 而疲劳强度系数(ε′f)、疲劳延性系数(c0)和疲劳延性指数(b0)减小。

制备了挤压比λ为36和16的7N01铝合金挤压板材, 并分别进行自然时效和人工时效处理。用光学显微镜、扫描电镜、透射电镜、常温拉伸、宏微观织构测试和慢应变拉伸实验对其进行表征, 研究了挤压工艺对合金的力学性能和抗腐蚀性能的影响。结果表明, 不同挤压比的板材在相同时效状态下的组织和性能有明显的差异。大挤压比板材的内部多为细小的再结晶晶粒, 小挤压比板材内部为粗大的亚结构, 因此具有比大挤压比板材更高的抗拉强度和屈服强度。透射电镜观察结果表明, 大挤压比试样内晶界析出相比小挤压比时呈现更明显的断续分布。此外, 挤压比相同的板材人工时效处理后其抗拉强度和延伸率比自然时效板材均有所下降, 其中抗拉强度降低约为5.8%, 但合金的屈服强度得到了显著提高(约为25%), 在挤压比相同的情况下人工时效试样内晶界的析出相呈现断续分布, 因此具有更好的抗腐蚀性能。

利用透射电镜和高分辨透射电镜(HRTEM)研究了高压扭转大塑性变形纳米结构Al–Mg合金中的位错和晶界结构。结果表明: 对尺寸小于100 nm的晶粒, 晶内无位错, 其晶界清晰平直, 而尺寸大于200 nm的大晶粒通常由几个亚晶或位错胞结构组成, 局部位错密度可高达1017 m-2, 这些位错往往以位错偶和位错环的形式出现。用HRTEM观察到了小角度及大角度非平衡晶界、小角度平衡晶界和大角度Σ9平衡晶界等不同的晶界结构。基于实验结果, 分析了局部高密度位错、位错胞和非平衡晶界等在晶粒细化过程中的作用, 提出了高压扭转Al–Mg合金的晶粒细化机制。

采用原子探针层析技术(APT)等测试手段分析了LT24铝合金热轧后合金元素的偏聚规律。结果表明: 热轧态铝合金晶粒内部有成分为Al0.5Mg(Si0.7Cu0.3)的析出相, 析出相与基体之间的界面处没有元素偏聚。溶质原子Mg、Si、Cu在晶界处偏聚, 在晶界处的偏聚规律与晶粒内部的相反, Cu的偏聚倾向远大于Si和Mg, 晶界处Cu的含量达到基体Cu含量的45倍左右。基于实验结果, 讨论了合金元素偏聚的规律及其对材料性能的影响。

研究了工业级规格喷射成形7055铝合金经反向挤压和T76热处理后的金相显微组织、力学性能和断裂机理。结合OM、SEM、EDS、XRD和力学性能测试等分析方法, 研究了该工业级规格的7055铝合金的初始组织、挤压工艺及热处理制度对显微组织和力学性能的影响。结果表明: 喷射成形7055铝合金锭坯的晶粒呈等轴状, 尺寸均匀, 大小主要分布在20-40 μm, 没有明显宏观偏析。喷射成形锭坯经反向挤压和T76热处理后变形晶粒发生部分再结晶, 组织致密, 工业级规格产品T76态纵向抗拉强度可达680 MPa, 延伸率为10%。

研究了Sr变质A319铸造铝合金在0.2%应变幅不同加载路径条件下的疲劳性能, 包括循环应力响应特征及疲劳寿命, 并分析了失效试样的断口特征以及Si颗粒的破坏方式。结果表明: 在不同加载路径下材料发生循环硬化程度和速率从大到小排序是: 圆形加载、比例加载和单轴加载, 疲劳寿命随着加载路径的变化与材料循环硬化程度和速率随着加载路径的变化相对应。断口分析结果表明, 宏观断口在比例路径下表现为“人”字形的两条主裂纹, 且从单轴、比例到圆形路径, 裂纹源区逐渐不明显, 裂纹源区和稳定扩展区尺寸也变小, 在单轴加载条件下裂痕的断面基本上与主轴平行, 而在多轴加载条件下裂痕的分布较为分散。

使用OM、SEM和EDS等手段，研究了第三代镍基单晶高温合金DD33不同V型缺口取向([100]、[210]和[110])片状试样从室温到不同上限温度(1000℃、1100℃和1200℃)的热疲劳过程中裂纹的萌生和扩展行为。结果表明，在三种上限温度，DD33合金的热疲劳性能均出现明显的各向异性。在三个上限温度[100]取向试样均表现出最好的热疲劳性能；上限温度为1000℃和1200℃[110]取向试样的热疲劳性能最差，上限温度为1100℃[210]取向试样的热疲劳性能最差。不同取向试样的热疲劳裂纹的萌生和扩展行为，均呈现出一定的晶体学取向规律。热应力、氧化以及滑移系的开动，导致不同取向试样裂纹的扩展速率不同。