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超高声速飞行器飞行速度快、飞行时间久的需求对结构及热防护体系提出了更苛刻的挑战，结构防隔热一体化设计能够兼顾承载和热防护双重功能，充分发挥材料高温强度潜力，减少各部件由温差引起的热应力，减轻结构质量和热防护的质量，增加机动性和有效承载能力，具有比传统热防护更高的结构效率，同时实现可重复使用，降低成本。本文综述国内外一体化热防护技术研究现状，介绍各个典型技术方案的结构特征和热防护材料，在此基础上，总结一体化热防护发展的特点和不足，探讨一体化热防护的发展趋势。国内目前仍处于研发起步阶段，拓宽对结构防隔热一体化的技术认知，积极发展结构材料与热防护材料低成本共固化技术，同时不断开发和引入新的热防护材料，加强对主动冷却结构热防护一体化技术的研发力度，是国内结构热防护技术能够快速应用的可行之路。
泡沫钢作为近年来开发的一种新型结构-功能材料，具有高比强度和比刚度、高比表面积、轻质、吸能减震、多孔过滤、电磁屏蔽、生物相容性等优点，在航空航天、汽车船舶、建筑工程、散热隔热、催化过滤、电磁屏蔽、生物医疗等领域呈现出广阔的应用前景。本文综述了新型泡沫钢材料的研究发展现状；介绍了泡沫钢材料的现有制备工艺、结构、性能特征及应用领域，主要包括制备工艺的优缺点，不同工艺制得泡沫钢的孔结构特征，泡沫钢的力学性能（屈服强度、弹性模量、吸能值）、物理性能（散热隔热、吸声隔声、电磁屏蔽）、生物性能及应用情况；分析了泡沫钢存在的问题及限制其工业化开发应用的因素。总的来说，泡沫钢作为一种轻型高比强度结构材料和特殊性能的功能材料，未来需要建立工艺-结构-性能理论模型，优化制备工艺，实现规模化生产和应用。
采用管式炉对直接烧结SiC在1200 ℃、1300 ℃和1400 ℃静止空气气氛下分别氧化1 h、5 h、12 h、24 h，使用热重分析仪分析质量变化曲线，用掠入射X射线衍射仪、场发射扫描电镜以及能谱仪表征氧化产物，揭示氧化机理；使用分子动力学软件LAMMPS在反应力场下模拟SiC的氧化行为。实验结果显示：直接烧结SiC的氧化遵循抛物线氧化规律，即氧化过程是由氧气向内扩散控制的，氧化过程可分为3个阶段；氧化层的形貌从最初的无定形SiO2转变成球晶状SiO2并伴随氧化速率的降低；随氧化时间的进一步增加，球晶特征转化为细晶结构并伴随氧化速率的升高；SiO2结构转变以及氧化速率的改变与O2通过氧化层的特定扩散形式有关。分子动力学模拟表明：6H-SiC的氧化是由O2向内扩散控制的； 6H-SiC高温氧化反应生成SiO2的同时伴随着C元素向内聚积，C与O2反应生成CO与CO2，最终以气泡的形式逸出。
短梁剪切（short beam shear, SBS）实验结合数字图像相关技术（digital image correlation, DIC）可实现快速识别单向纤维增强树脂基复合材料的多力学性能参数，而且能够获得复合材料单向应力状态下完整的层间剪切应力-应变行为和层间剪切强度，这对建立厚截面复合材料三维应力状态的强度准则至关重要。为研究实验设计对材料层间剪切力学参数识别精度的影响，本研究首次发展了由四台CCD相机组成的两套立体数字图像相关系统，实测SBS实验加载过程中试样前后表面标距区内应变分布情况。结果表明：由于实验夹具工装配合中存在螺纹间隙，工装刚度不足，试样前后表面剪切应变分布不对称，相对偏差可达44%。一方面提出针对试样前后表面剪切应变非对称性分布、材料剪切力学性能参数识别的新方法，通过采用DIC技术和有限元模型修正技术(finite element model updating, FEMU），将试样前、后表面标距区的实测平均剪切应变和有限元模型相应位置处计算应变数据的方差作为目标函数进行本构参数和偏轴角度的识别，可获得材料完整的非线性剪切本构参数，且识别过程对初始参数不敏感；另一方面通过改进实验夹具提高工装刚度，消除非对称性剪切应变分布现象，准确地识别得到了单向层合板完整的层间剪切应力-应变本构关系参数。
采用Thermecmaster-Z热模拟试验机对10Cr13Co13Mo5Ni3W1VE （S280）超高强度不锈钢进行变形温度800~1150 ℃、应变速率0.001~10 s−1、压下率70%条件下的等温恒应变速率压缩实验，分析其热变形行为，并构建基于Murty失稳准则的加工图。结果表明：S280超高强度不锈钢的流变应力对变形温度和应变速率较为敏感，随应变速率增加和变形温度降低，流变应力显著升高。通过加工图分析和变形微观组织观察，S280超高强度不锈钢的失稳变形工艺窗口为800~1040 ℃、0.06~10 s−1，对应的塑性变形机制主要为局部流动；较佳的变形工艺窗口为1095~1150 ℃、0.001~0.04 s−1；最佳变形工艺参数在1125 ℃、0.001 s−1附近，对应的塑性变形机制主要为动态再结晶。
真空自耗重熔高温合金铸锭内各区域传热条件不同，造成铸锭中碳化物的形态与尺寸分布存在显著差异。以工业真空自耗熔炼的GH4742合金为原料，采用扫描电镜显微分析和金相定量分析方法研究铸锭不同位置碳化物析出行为和微观组织分布情况，辅以MeltFlow-VAR模拟软件，分析重熔凝固过程不同冷却速率和局部凝固时间对碳化物的影响。结果表明：GH4742 合金碳化物析出相中富集Nb、Ti元素，Nb元素偏析程度最大；析出相的面积由中心向边缘递减，形态由骨骼状、草书体状向互相连接的细小条状转变；冷却速率增大，枝晶更加细长紧密，枝晶间距减小；析出相面积与二次枝晶间距呈线性相关，增大冷却速率可以降低枝晶间距，从而有效缩小碳化物析出相的面积。
激光选区熔化（selective laser melting, SLM）成形的轻质高刚度金属点阵夹芯结构在航空航天、军工等领域具有重要的应用前景。通过有限元分析（finite element analysis, FEA）和理论方法分析不同芯子间距和芯子排列方向的正方形点阵夹芯板在三点弯曲下的响应，并通过激光选区熔化成形的实验样品对仿真结果进行验证。结果表明：当芯子间距在一定范围内时，芯子间距与柱面弯曲刚度呈现线性关系；当相对密度在一定范围内时，0°正方形点阵夹芯板和45°正方形点阵夹芯板在相同相对密度下的柱面弯曲刚度基本一致；随着芯子间距的增大，应力集中区域由压头下的面板转移到芯子的两端；根据应力分布状态可提出三点弯曲下载荷-挠度曲线的屈服和稳定塑性变形阶段初始载荷预测公式；实验与仿真结果吻合度较高，表明能够通过有限元分析对点阵夹芯板三点弯曲变形和力学性能进行有效预测。
采用3K斜纹碳布和12K无纬布铺层的针刺预制体，经化学气相渗透法（CVI）及先驱体浸渍裂解法（PIP）最终成型C/C-SiC复合材料，采用长时间氧乙炔烧蚀实验及高速颗粒冲蚀实验进行复合材料长时间抗氧化及抗冲刷性能测试，研究影响其抗烧蚀（冲蚀）行为的主要因素。结果表明：经过600 s氧乙炔烧蚀后，C/C-SiC复合材料发生一定程度的烧蚀，采用无纬布预制体较采用斜纹碳布预制体成型的C/C-SiC复合材料的线烧蚀率、质量烧蚀率、烧蚀深度低；两种材料颗粒冲蚀实验结果一致，试样冲刷面呈现明显的机械冲刷的特征，在短短的10 s内，冲刷坑深度能达到7.21~7.25 mm，材料失效严重；而没有颗粒气流冲刷实验时，材料冲蚀程度显著下降。C/C-SiC复合材料在实际使用过程中一般受到气流压力、粒子冲击及高温氧化的综合作用，粒子冲击引起的机械剥蚀比长时间高温氧化产生的热化学烧蚀对C/C-SiC复合材料的失效影响更大，直接影响材料的使用性能。
WC是有效提升TC4合金表面摩擦学性能的熔覆合成材料之一，但其易在涂层中残留未熔颗粒，影响涂层的质量与性能。本研究采用同轴送粉激光熔覆技术，在TC4表面制备5%，10 %和15 %（质量分数/%）WC的TC4+WC钛基耐磨涂层，分析研究涂层的宏微观组织、显微硬度及摩擦学性能，重点揭示WC在熔池中的熔解和残留机制。结果表明：WC添加未影响涂层生成相种类，析出相主要包括原位TiC和基体相α-Ti、β-Ti，其中TiC与涂层中残留WC颗粒形成了共格包覆镶嵌结构相，阻止WC在熔池中的进一步熔解，导致WC在涂层中产生残留、团聚现象；WC添加量与涂层显微硬度呈正相关分布；随着材料体系中WC含量逐渐增加，涂层耐磨性能逐步提高，三个WC添加量涂层磨损率较TC4基材分别下降了约21.1%、38.2%和56.1%，但残留WC导致涂层摩擦磨损过程产生局部应力集中，摩擦学性能出现明显波动。
在氢气气氛中定向凝固制备规则多孔 Cu-1.3Cr合金，并对其气孔形貌进行研究。结果表明：随着氢气压力从0.1 MPa增加到0.6 MPa，孔隙率从18%增加至44%，而气孔直径从3.24 mm降到0.44 mm。理论分析表明：随着气孔的生长，气孔长度的增加会造成气孔内部压力显著下降。对于粗大的气孔（气孔间距较大），气孔压力的下降会导致固液界面处的液相倒流进入气泡，形成竹节状的气孔形貌。而对于细小的气孔（气孔间距较小），相邻气孔之间的压力差会促使较短气孔中的氢气向较长的气孔传输，一旦长短两个气孔发生接触则会直接合并在一起。
