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在温度950~1150 ℃、应变速率0.001~1 s–1及工程应变50%条件下，利用Gleeble-3500TM热模拟试验机对挤压态喷射成形GH738合金进行热压缩实验，研究合金的流变应力，建立合金热变形本构关系，利用EBSD分析合金组织演变。结果表明：合金流变应力随温度的升高和应变速率的减小而降低，在相同变形条件下，具有细晶组织特征的挤压态喷射成形GH738合金峰值流变应力低于粗晶组织的铸锻GH738合金；挤压态喷射成形GH738合金热变形激活能为651.08 kJ•mol–1，GH738合金的热变形激活能随着初始平均晶粒尺寸的减小而升高；形变温度的升高使挤压态喷射成形GH738合金初始被拉长的晶粒逐渐演变为等轴再结晶晶粒，在1000 ℃以上获得完全动态再结晶组织，再结晶组织随形变温度的进一步升高发生长大。
通过对ProCAST&CAFE软件进行二次开发建立凝固过程动态边界条件，模拟低镍奥氏体不锈钢定向凝固过程中的温度场和固相分数，并探讨抽拉速率对凝固微观组织的影响。结果表明，随着抽拉速率的增大，等温线变密，糊状区变窄；铸件一次枝晶臂逐渐细化，边缘侧向散热逐渐远小于中心纵向散热造成一次枝晶轴向偏差度逐渐减小，晶粒择优取向效果提高。与此同时，模拟结果与实验结果吻合较好，模拟计算形核、生长及取向过程较为合理。
基于密度泛函理论的第一原理方法，使用VASP代码包计算分析稀土元素Ce对金属间化合物NiAl结构及力学性能的影响。结果表明：Ce原子在NiAl中优先占据Al位；Ce掺杂后引起NiAl晶胞畸变，晶格常数增大。通过电荷密度图和态密度图分析，Ce与邻近的Ni、Al原子发生相互作用并存在轨道杂化成键。计算弹性常数、弹性模量等物理量，结果表明，Ce使得NiAl的硬度降低，刚性变弱，利用Pugh判据分析得出Ce能够改善NiAl的韧性。随着Ce掺杂浓度的增加，NiAl晶格常数增大的幅度提高，NiAl的韧性越好，但其硬度和刚性降低的幅度也越大。
采用真空电弧镀技术（arc ion plating，AIP）在DZ125定向高温合金基体上制备60 μm沉积-扩散型复合涂层（NiCrAlYSi + AlYSi）。通过扫描电镜（SEM）、X射线衍射分析涂层的组织及结构，涂层外层形成大量的β-NiAl相，涂层中Al浓度自外向内逐渐降低，形成具有浓度梯度的复合涂层，有利于高温下涂层表面形成致密的Al2O3保护膜，提高表面保护膜的自愈能力。对沉积-扩散型复合涂层的试样进行1150 ℃抗氧化实验和900 ℃抗热腐蚀等实验，评价其抗氧化、抗腐蚀性能，对涂层氧化速率及腐蚀速率进行表征。结果表明：复合涂层明显改善了合金的抗高温氧化性能，承温能力明显提高，寿命延长。
采用冷喷涂技术在2219铝合金搅拌摩擦焊接头上制备Al涂层，以提高搅拌摩擦焊接头耐蚀性。通过数字显微镜、扫描电镜、电化学工作站对Al涂层的结构及耐蚀性进行表征。结果表明：冷喷Al涂层质量良好，孔隙率仅为0.77 %，涂层内部存在等轴晶、细化晶粒以及拉长晶粒，涂层界面以机械咬合为主，涂层/接头区界面质量明显优于涂层/母材区界面；电化学数据显示，涂层腐蚀敏感性较低，自腐蚀电位和腐蚀电流密度均低于热影响区，冷喷涂层降低了搅拌摩擦焊接头的腐蚀敏感性；晶间腐蚀实验表明，腐蚀6 h后，涂层最大腐蚀深度仅为热影响区最大腐蚀深度的50 %，证明冷喷涂技术显著改善了搅拌摩擦焊接头的耐腐蚀性。
为了提高飞机起落架减震支柱300M超高强钢的抗磨性能，突破由于温度梯度过大诱发的激光熔覆耐磨防腐自润滑涂层裂纹等技术瓶颈，基于ANSYS软件的生死单元法编制热循环程序，考虑自润滑相和耐磨相材料热物性参数随温度的变化、相变潜热、激光熔覆过程中与外界的换热、激光熔覆功率、激光熔覆扫描速率等因素对激光熔覆过程温度场、熔池、温度梯度的影响，建立300M超高强钢激光熔覆耐磨防腐自润滑涂层温度仿真模型。结果表明：基体的熔化需要激光、熔化的粉末等综合作用使传导到该区域的有效能量达到熔化的临界值，熔化高度增加率随激光功率的增加先降低后增加，熔化高度减少率随激光扫描速率的增加先变小后变大；由于激光熔覆的不同区域温度、冷却速率差异等综合因素影响，熔覆层熔池的纵截面为勺状熔池；伴随激光功率的增加，由于熔覆层不同区域对能量输入产生的温度响应速率差异导致Z方向温度梯度值增加，且最大冷却速率增加；伴随激光扫描速率的增加，激光输入能量降低，降低了高温区域温度及激光的快速局部加热等综合影响，Z方向温度梯度值降低。通过调控激光参数，在保持熔覆层结合强度的条件下，基体熔凝区能被控制到最小，并能够降低温度梯度。
通过三维数字图像相关（3D-DIC）方法研究预腐蚀2024-T4铝合金在三种不同最大应力水平和应力比下的疲劳开裂行为。通过应变场演化直观地显示裂纹萌生和扩展的时空特征，并通过扫描电镜观测关键损伤区域的断裂微观形貌。结果表明：试样边缘的局部腐蚀促进了疲劳裂纹萌生，影响了裂纹的形核位置，并引起材料氢脆现象；疲劳裂纹扩展方向与加载方向呈60°~ 68°角，表明疲劳裂纹扩展可以用KⅠ/KⅡ混合模式来描述；预腐蚀铝合金疲劳失效存在单裂纹断裂、多裂纹联合、多裂纹竞争和多裂纹平行扩展4种典型的失效模式。
金属构件的加工表面完整性状态对其整体疲劳性能具有显著影响。本工作研究了磨削、磨削 + 铸钢丸喷丸、磨削 + 陶瓷丸喷丸和磨削 + 复合喷丸4种表面加工集成方法对FGH95合金高周疲劳性能的影响规律。采用表面粗糙度仪、X射线残余应力测试仪和显微硬度计分别对不同复合加工方法试样的表面粗糙度、表面残余应力分布和硬度梯度等表面完整性参数进行了表征；采用旋转弯曲疲劳试验机测试了缺口（应力集中系数Kt = 1.7）试样的旋转弯曲疲劳，研究不同表面完整性状态对缺口试样高温疲劳寿命的影响规律。结果表明：相对磨削，磨削 + 铸钢丸喷丸、磨削 + 陶瓷丸喷丸和磨削 + 复合喷丸三种方法均可显著提高试样的高温疲劳寿命；其中，磨削 + 复合喷丸方法获得了最优的表面残余应力场、硬度梯度、表面粗糙度和高温疲劳寿命增益效果。
拉剪复合载荷作用下，构件中的裂纹呈现复杂的Ⅰ-Ⅱ复合型扩展模式，研究其扩展规律对准确评估构件疲劳寿命具有重要意义。针对TC4-DT钛合金电子束焊接头Ⅰ-Ⅱ复合型疲劳裂纹扩展规律开展研究，设计并加工紧凑拉伸剪切（CTS）试样，通过开展不同加载角度下接头试样的疲劳裂纹扩展实验，得到接头Ⅰ-Ⅱ复合型裂纹的a-N曲线及疲劳裂纹扩展路径。在上述基础上引入Ⅰ-Ⅱ复合型等效应力强度因子并结合Paris公式建立TC4-DT电子束焊接头Ⅰ-Ⅱ复合型疲劳裂纹扩展速率方程。采用扩展有限元法（XFEM）对复合型疲劳裂纹扩展过程进行数值模拟研究，得到不同加载角度下的扩展规律，并与实验结果进行比较。结果表明：不同加载角度下Ⅰ-Ⅱ复合型疲劳裂纹开裂角模拟值与实验结果误差均在10%以内，并且扩展路径均与实验结果吻合；XFEM能够有效预测复合型疲劳裂纹扩展路径。
研究以Ni、Ni/Cu箔片为中间层的铝/钢异种金属激光焊接行为，系统考察Cu/Ni箔片复合中间层的添加对铝/钢异种激光焊接接头组织与性能的影响。利用扫描电子显微镜和能谱仪对焊缝横截面的组织形貌和各区域的元素分布进行观察分析，利用X射线衍射仪对焊接接头的主要物相进行分析，并利用电子万能试验机对焊接接头进行拉伸实验以表征其力学性能，结果表明：Cu/Ni箔片做复合中间层加入时，其中加入0.02 mm厚Cu箔片时焊接接头的最大剪切力提高至1754.72 N；加入0.05 mm厚Cu箔片时的最大剪切力为734.97 N，相比只添加Ni箔片时焊接接头的最大剪切力反而下降。Cu箔片的添加使得铝/钢界面的物相组成、元素分布和微观组织形态发生改变，同时增加了熔池的流动性。在靠近不锈钢侧的Fe-Al脆性相中的部分Fe原子被Cu原子取代生成新的二元韧性相，从而抑制Fe-Al二元脆性金属间化合物的生成，有效改善铝/钢的焊接性。因此，Cu/Ni箔片复合中间层的加入，可以有效地改善铝/钢异种激光焊接过程中的冶金反应，进而提高焊接接头的力学性能。
为了研究复合材料不同的雷击防护（lightning strike protection，LSP）系统在雷电流作用下的损伤规律，对雷击损伤过程和烧蚀机理进行分析，建立复合材料层合板雷击防护的能量平衡数学模型。在此基础上，在ABAQUS中建立复合材料基准件、全喷铝和局部喷铝防护系统的碳纤维增强复合材料（carbon fiber reinforced polymer，CFRP）层合板电-热耦合有限元模型，和实验结果对比验证模型的有效性，对雷击烧蚀损伤特征进行分析，并引入雷击烧蚀损伤指数DI，得出三种不同模型在不同铝涂层厚度、不同峰值雷电流作用下的烧蚀损伤规律，并对两种不同的局部喷铝防护系统下复合材料的损伤特征进行对比分析。结果表明：雷击防护系统下复合材料的烧蚀损伤面积和铝涂层厚度关系进行函数拟合，两者均满足幂函数关系。
采用超声反射法和超声穿透法对碳纤维增强树脂基复合材料层压板进行孔隙缺陷检测与孔隙率数值评估。通过工艺偏离的方法制备不同孔隙级差的检测试样，采用超声反射法与超声穿透法对该批试样进行检测，得到不同级差孔隙缺陷对应的超声检测波形和成像检测结果，并基于声波衰减幅度对孔隙率进行量化评估。结果表明：孔隙率在0.0%~3.0%之间时，两种超声检测方法的评估结果相吻合，超声反射法对微米级孔隙缺陷或低孔隙级差具备更高的检测灵敏度；超声穿透法对高孔隙率级差或大厚度或高衰减材料的复合材料制件提供更高的超声穿透能力。
