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高熵合金由于其新颖的设计理念及特殊性能，成为材料科学领域内新的研究热点。目前高熵合金的研究与应用还主要局限在材料的制备与合成方面，随着其在工业领域的广泛应用，必然涉及高熵合金在焊接领域的研究。本文从高熵合金同种材料的焊接、高熵合金和异种材料之间的焊接以及高熵合金作为填充材料进行异种材料之间的焊接三个方面展开叙述，重点分析焊接方法、高熵合金组分、焊接初始状态及焊接参数等因素对接头组织和性能的影响，特别在高熵合金作为填充材料时，利用高熵效应和迟滞扩散效应进行的界面调控尤为重要；对不同制备方法下的高熵合金涂层进行细致分析，介绍熔覆工艺、添加微量元素以及后热处理的影响，着重对比激光熔覆工艺下高熵合金涂层的耐磨性；通过对高熵合金在焊接领域的研究与应用进行总结，提出目前存在的问题主要是尚未建立高熵合金体系和焊接工艺间的对应标准及阐明缺陷的形成机理；并对未来高熵合金在焊接领域的重点研究方向进行了展望。
铝锂合金由于具有低密度、高强度、高损伤容限及良好耐腐蚀性等突出优点，在航空航天领域得到了广泛的应用。铝锂合金在热变形过程中普遍存在动态再结晶现象。本文综述了铝锂合金在不同热加工条件下的三种动态再结晶机制。总结了动态再结晶的研究发展历程以及影响动态再结晶行为的关键因素，包括层错能、第二相粒子、热加工条件与晶粒尺寸。重点阐述了不连续动态再结晶、连续动态再结晶和几何动态再结晶的形核机制与发生条件，详细论述了三种动态再结晶机制对铝锂合金微观组织和力学性能的作用规律。探讨了目前研究中亟待解决的科学问题与技术难题，提出了构建动态再结晶数学模型和调控动态再结晶机制等值得进一步探索的方向。结合电子背散射衍射和透射电子显微镜等表征技术，为学者们更好地理解铝锂合金的动态再结晶提供思路与启发。
锂硫电池具有比容量高、生产成本低及环境友好等特点，是一种高能量密度的储能系统，在便携式电子设备储能中有巨大的发展潜力与应用前景。然而，锂硫电池在实际应用中仍面临着库仑效率低和寿命短等问题。这主要归因于多硫化物穿梭效应、S8和Li2S电导率低和锂枝晶生长不可控。抑制锂枝晶生长和阻止可溶性多硫化物与锂之间的反应不仅能增强锂硫电池的安全性和电化学性能，对高容量锂硫电池也至关重要。本文全面回顾了锂硫电池发展，着重介绍了高硫负载锂电池所取得的进展。通过分析机理了解锂硫电池的运作机制进而制定改进方式，包括对阴极使用分级多孔碳并进行元素掺杂以增加活性物质硫负载率，减少多硫化物的穿梭效应。还介绍了液态和固态电解液系统的发展以及增强阳极稳定性的各种策略。深入了解锂硫电池机理能加强对锂硫电池认知，可以指导高硫负载锂硫电池未来的发展。同时，提高各组件之间协同作用可进一步推动锂硫电池技术从纽扣电池和软包电池到随后的商业化规模应用。
热塑性复合材料综合力学性能优异，是可重复使用航天装备的理想结构材料，其力学行为研究已成为国际固体力学和材料科学领域的研究热点。本文概述了热塑性复合材料在宏观力学性能预测方法、塑性本构关系、损伤和断裂力学行为、典型结构件力学行为分析等方面的研究成果。目前，对热塑性复合材料宏观力学性能的精确预测、合理表征热塑性复合材料的弹塑性损伤力学行为以及对在气动加热、过载、冲击等复杂多场耦合环境下热塑性复合材料典型构件的力学行为模拟等许多关键问题亟待解决；未来可从以下几个方面展开研究：（1）建立热塑性复合材料宏细观统一的力学性能预测模型；（2）开展碳纳米管增强热塑性复合材料的宏观和细观力学分析；（3）研究热塑性复合材料在热力耦合等典型多场耦合环境下的力学行为；（4）开展热塑性复合材料构件级实验研究。
采用选区激光熔化技术（SLM）制备GH3536高温合金试样，通过改变激光功率和扫描速度研究工艺参数对成形试样密度、显微缺陷和表面质量的影响。结果表明：当激光能量密度从46.3 J/mm3增加到243.1 J/mm3时，成形试样密度得到显著提高并在8.30~8.35 g/cm3范围内波动，随着输入的激光能量进一步增加试样密度又略微下降。通过金相观察发现当输入激光能量不足时，试样内部存在大量不规则孔洞缺陷，然而当输入激光能量过高时，试样内部出现了许多分布均匀的微裂纹和气孔，说明激光能量过高或过低都会降低成形试样的致密度。进一步对成形试样表面黏附的飞溅颗粒统计分析后，确定了SLM成形GH3536合金的最佳工艺参数，对该参数下成形的试样进行室温拉伸性能测试，得到了具有良好室温拉伸力学性能的GH3536高温合金材料。
在定向凝固过程中可通过改变拉速来改变合金的元素偏析程度以影响合金的相变行为。通过定向凝固手段，分别使用不同拉速制备4个MnNi合金试样。采用差示扫描量热分析(DSC)、X射线衍射(XRD)、热膨胀分析、动态力学分析(DMA)等研究合金相变行为；使用金相显微镜、扫描电镜、透射电镜观察合金的微观组织。结果表明：定向凝固MnNi合金的微观组织具有多形性的特征，合金中存在从微米级到纳米级的多尺度的孪晶，其协调运动使得孪晶内耗是轧制合金的3~6倍；在加热过程中合金在贫Mn区枝晶间发生fct1→fcc相变，在富锰枝晶干发生fct2→fco→fcc多阶相变，这种复合相变行为使得定向凝固态MnNi合金在宽温域内其阻尼能力是轧态MnNi合金的2~6倍。
电子束选区熔化（selective electron beam melting，SEBM）增材制造技术在制备具有低室温塑性的金属间化合物材料方面具有独特的技术优势，采用该技术制备的TiAl合金部件已经在先进航空发动机获得成功应用。本研究以Ar气雾化的Ti-48Al-2Cr-2Nb预合金粉末为原料，采用SEBM成功制备出TiAl合金低压涡轮导向叶片模拟件，并对叶片的抗热冲击性能及随炉试棒的室温拉伸性能进行评价。结果表明：SEBM制备的TiAl合金经热处理后室温抗拉强度可达515 MPa，断后伸长率为1.13%；TiAl合金叶片模拟件经700 ℃水淬热冲击120次后结构完整，经900 ℃水淬热冲击6次后叶身部分出现垂直于径向的裂纹；结合裂纹扩展路径和裂纹断口分析，确定叶片部件在热冲击条件下失效的主要机制是表面较大粗糙度引起的应力集中。
电驱动连续碳纤维增强形状记忆复合材料（continuous carbon fiber reinforced shape memory composites，CFSMPC）是一种利用电信号驱动实现可控变形的形状记忆复合材料。本工作提出一种电驱动连续碳纤维增强形状记忆聚乳酸复合材料镂空结构，通过对温度均匀性的控制，可实现结构变形的精确控制和力学性能的提升。采用3D打印方法制备复合材料镂空结构，利用实验探究几何参数对镂空结构力学性能和形状回复性能的影响。结果表明：镂空结构较非镂空结构的拉伸强度有所提高，且胞宽越小强度提升越明显；CFSMPC镂空结构的形状记忆回复速度和最大回复力均有明显上升，这是因为镂空结构可以有效避免碳纤维热扩散导致的低温区，从而保证结构整体的温度均匀性；提出基于黏弹性本构的CFSMPC镂空结构电-热-力耦合有限元模型，预测的温度分布和回复时间与实验结果吻合较好。采用该模型进行分析，发现胞宽越小，回复时单胞的温度越均匀，内部应力释放越快，因此，结构的形状回复越快。
采用换芯挖补修理方法，对铝蜂窝夹层复合材料板进行单侧面层及蜂窝芯损伤的修理。对完整蜂窝夹层板和修理蜂窝夹层板进行落锤冲击实验，对比分析换芯挖补修理对蜂窝夹层板耐冲击性能的影响。采用X射线数字成像技术和宏观观察相结合的方法分析蜂窝夹层板在受到低速冲击时的损伤形式，研究其内部损伤规律，并对其冲击后剩余压缩性能进行表征。结果表明：完整蜂窝夹层板和修理蜂窝夹层板的损伤面积均随着冲击能量的增大而增大；相同的冲击能量下，完整蜂窝夹层板的损伤面积大于修理蜂窝夹层板的损伤面积；修理蜂窝夹层板的冲击载荷曲线类型较完整蜂窝夹层板发生了明显的变化，表现出较好的抗冲击性能，相同冲击能量下，修理蜂窝夹层板的CAI强度高于完整蜂窝夹层板；破坏机制包括冲击损伤破坏和压缩破坏的扩展，修理蜂窝夹层板蜂窝拼接区的抗冲击性能最好。
针对复合材料机匣安装边结构，设计一种采用RTM工艺成型的T800级碳纤维增强聚酰亚胺树脂基复合材料层合结构试件；对其进行有限元数值仿真分析，当施加单向拉伸载荷时，计算得到的破坏载荷为21.7 kN，最大应变出现在安装边转角位置，说明转角区为试件承载时的薄弱区域。采用超声C扫描和光学显微镜对制备的试件转角区内部质量进行分析，结果表明：试件转角区整体内部质量良好，无明显分层缺陷，局部可见百微米级孔隙，主要集中在近表面和直角填塞区。试件平均拉伸破坏载荷为19.81 kN，与数值仿真结果相近；在25%破坏载荷条件下循环疲劳实验24000次后，拉伸破坏载荷仍为19.94 kN，说明疲劳实验对试件的承载能力没有影响；拉伸实验后部分试件转角区在显微镜下可见轻微分层和裂纹缺陷，但所有试件均未发生目视可见损伤，表明试件在出现分层缺陷后仍能继续承载。
通过对石英纤维及其聚酰亚胺复合材料（QW280/AC721）的人工加速热氧老化处理，研究老化对石英纤维及其复合材料结构和性能的影响。结果表明：石英纤维经300 ℃高温老化后，由于表面浸润剂氧化分解导致其拉伸强度显著降低，150 h后的拉伸强度保持率为44%；聚酰亚胺复合材料中的纤维因有树脂保护作用，复合材料力学性能保持率较高，经300 ℃老化处理150 h后，模量几乎没有变化，拉伸强度室温和300 ℃保持率分别在76%和92%以上，弯曲和层间剪切强度保持率均在85%以上。复合材料的高温介电性能稳定，经历300 ℃热氧老化不同时间（0~150 h）后，在7~18 GHz频段内的介电常数保持在3.5~3.8之间，介电损耗角正切值低于5×10−3。
以具有室温胶和高温胶双重结构的苯基硅橡胶为生胶，制备得到兼具高强度和良好耐高温性能的双硫化体系硅橡胶。研究交联剂聚硅氮烷（KH-CL）用量、白炭黑的处理方式以及抗氧剂种类对硅橡胶老化前后的性能影响，确定耐高温性能最佳的硅橡胶配合体系。结果表明：当KH-CL用量为3份时，既能满足硅橡胶完全硫化，又可以抑制硅橡胶的主链降解；硅氮烷处理白炭黑以及自制的纳米氧化铁分别是该双硫化体系硅橡胶优选的补强填料和抗氧剂；研制的硅橡胶材料在短时350 ℃以及长时300 ℃老化条件下具备优异的抗热氧老化性能。
