航空装备材料对安全性与可靠性要求极高，而疲劳性能是其核心性能指标之一。传统的疲劳预测方法依赖大量实验，成本高、周期长，难以满足现代航空工程对高效、精准评估的需求。近年来，机器学习在航空材料疲劳寿命预测中展现出显著潜力。本工作系统综述该领域研究进展，重点涵盖主流模型与建模流程，梳理纯数据驱动方法与融合物理机制方法的核心思路与关键成果，聚焦物理信息嵌入对提升模型精度、可信度与可解释性方面的作用，并评述数据层面、复杂失效机制的信息挖掘不足、模型可解释性与工程应用信任度不足和复杂工况适应性不足的局限性，未来需重点突破构建标准化、高可信度的疲劳数据集，建立面向任务的物理知识自动融合机制，推动面向复杂工况和结构件层级疲劳预测等研究方向。

采用数值模拟与实验相结合的方法，分析不同时刻热等静压ZTC4钛合金内部缩孔周边的位移变化、应力应变分布及缺陷弥合区内微观组织的演变规律。结果表明，在热等静压高温高压作用下，缩孔周边形成高应力应变区，距离缩孔表面越近，应力越大，随缩孔尺寸减小，应变集中程度增加。热等静压后缩孔位置形成放射状缩孔弥合区组织，弥合区内不同α/β集束的塑性变形程度不均匀，位错滑移系易开动的α/β集束内变形量较大，从而形成等轴晶组织。

采用Gleeble-3500型热模拟试验机在变形温度为795～895 ℃且应变速率为 0.001～1.0 s⁻¹条件下对新型超高强韧TB17钛合金进行热模拟压缩实验，研究合金高温变形微观组织和塑性流动行为，建立流动应力本构模型。结果表明，合金流动应力随应变增加先快速增加，后轻微降低，最终趋于平稳。合金发生部分动态再结晶，以动态回复为主，流动应力出现轻微下降与合金部分动态再结晶有关。合金动态再结晶体积分数不高于40%，动态再结晶机制以弓弯机制为主。构建以Arrhenius 方程为基础的本构模型，得到合金在变形温度为795～895 ℃、应变速率为 0.001～1.0 s⁻¹条件下平均变形激活能Q值为205.48 kJ/mol，预测精度较高，平均相对误差δ_avg为3.987%，相关系数R为0.9972。该模型构建为TB17钛合金热变形过程流动应力提供准确预测，也为其他合金高精度本构模型构建提供参考。

本工作系统研究ZK60镁合金微量添加0.5%（质量分数，下同）与1.0%的Gd元素对其组织及拉伸性能的影响。通过光学显微镜、扫描电镜、能谱分析、差热分析、X射线衍射分析等技术对ZK60、ZVK600、ZVK610合金试样铸态与固溶态微观组织进行表征，测试合金的室温拉伸性能。结果表明，铸态 ZK60合金晶粒尺寸为95 μm，在晶界处存在粗大的块状MgZn相和少量Zn₂Zr₃相颗粒，微量添加Gd元素会导致第二相比例增加，MgZn相转变为Mg₃GdZn₆相，但晶粒尺寸未发生细化。3种合金铸态下的室温拉伸性能较为接近，铸态ZVK610合金的屈服强度和塑性相对较低，这与其相对较大的晶粒尺寸和较多晶界第二相有关。经过T41阶梯化固溶处理后，ZK60合金的晶粒粗大，第二相基本消除，合金塑性显著提升，但晶粒尺寸长大导致屈服强度略有下降，而ZVK600和ZVK610合金仍有少量晶界第二相残留。延长高温固溶时间或提升固溶温度设计的T42和T43工艺，虽然可以进一步降低基体中第二相比例，但是由于晶粒长大，合金屈服强度进一步下降，塑性也没有明显提升，因此推荐采用T41固溶热处理工艺。

铸造铝合金因其优异的力学性能广泛应用于航空航天、汽车等领域，但传统合金设计面临成分空间庞大、试错实验成本高和成分与性能之间非线性关系难以预测的问题。本工作提出一种反向传播神经网络、主成分分析和遗传算法相结合的机器学习模型，用于铸造铝合金的多目标性能预测。该模型通过反向传播神经网络非线性映射建立合金成分与性能的关系、主成分分析降维、遗传算法优化网络参数，从而提升预测精度和训练效率。结果表明，优化后的模型均方误差、决定系数和平均绝对误差分别为36.28、0.91和2.44，在极限抗拉强度、屈服强度和断后伸长率的实验验证中，预测值与实验值控制在±5%误差范围内，具有较高预测精度，证明该模型具有高效性与可靠性。

通过9310齿轮钢在变形温度为800～1100 ℃、应变速率为0.001～10 s⁻¹条件下的热压缩实验，分析其热变形行为，构建峰值应力下本构关系模型和不同应变下的加工图，并对变形工艺参数进行优化。结果表明，该钢的流动应力随变形温度降低和应变速率升高而明显增加；变形温度较高（900～1100 ℃）且应变速率较低（0.001～0.1 s⁻¹）时，流动应力曲线主要表现流动软化特征。构建的本构关系模型具有较高预测精度，相关系数为0.998，平均绝对相对误差为4.724%。根据加工图，获得较佳变形工艺参数范围为变形温度1010～1100 ℃、应变速率0.05～1.41 s⁻¹；其中最佳变形工艺参数为变形温度1070 ℃、应变速率0.05～1 s⁻¹，主要变形机制为动态再结晶。失稳变形工艺参数范围大致为变形温度800～925 ℃、应变速率0.04～10 s⁻¹，主要变形机制为局部流动。通过微观组织验证模拟结果，其与加工图的预测结果吻合良好。

采用座滴法对比研究EC95粉面层、刚玉粉面层和锆英粉面层3种陶瓷型壳面层材料对于DZ125定向凝固高温合金的高温化学稳定性及润湿性。观察分析陶瓷表面形貌及其与合金熔体界面反应形貌及组成，计算合金熔体与陶瓷之间的润湿角，分析讨论界面反应及润湿性与铸件表面机械粘砂之间的影响关系。结果表明：EC95粉面层、刚玉粉面层和锆英粉面层3种陶瓷型壳的表面粗糙度分别为3.987、3.391 μm和2.085 μm；合金与3种陶瓷的界面反应产物均以Hf的氧化物为主，伴有少量合金成分；对于刚玉面层陶瓷，实验后合金表面几乎完整覆盖一层Hf的氧化物，该氧化物层阻止合金与陶瓷面层的进一步反应，因而更适用于DZ125合金的熔模铸造；DZ125合金与EC95粉面层、刚玉粉面层和锆英粉面层陶瓷的润湿角分别为84.95°、75.71°和132.96°，受界面反应和陶瓷表面粗糙度的影响，刚玉面层型壳与DZ125合金的润湿性更好。

通过对SiC_f/SiC陶瓷基复合材料涡轮导向叶片开展数值模拟研究，探究温比和流量比对叶片整体温度及冷却效果的影响。选取变温比和变流量比16个工况进行仿真计算，结果表明，当流量比和温比均增加时，叶片的最高温度、最低温度和平均温度均降低，且下缘板前缘位置出现高温；叶背的冷却效果从前缘到尾缘均逐渐增大，叶盆的冷却效果从前缘到尾缘均先减小后增大。针对单点冷效，当流量比分别为5.28%、7.54%和8.44%时，平均冷效随温比增大先减小后增大；当流量比为3.69%时，平均冷效随温比增大而逐渐减小。同时，中截面平均冷效随流量比增大而增大。

NiCrAlY是燃气轮机热障涂层经常采用的金属黏结层材料，本工作研究用于制造燃气轮机两种Al含量的NiCrAlY粉末对HVOF-NiCrAlY+APS-纳米结构YSZ（nanostructured YSZ，nYSZ）热障涂层在室温和1150 ℃之间热循环行为的影响。结果表明，HVOF-Ni25Cr5Al0.5Y表面Al₂O₃-TGO的生长速率低于HVOF-Ni22Cr10Al1Y。与微米结构YSZ（microstructured YSZ，mYSZ）/mYSZ界面相同，nYSZ/mYSZ界面也可成为裂纹源，导致在nYSZ层中形成局部裂纹网络。两种HVOF-NiCrAlY+APS-nYSZ热障涂层的失效方式与传统APS/HVOF-MCrAlY（M=Ni和Co）+APS-mYSZ相同，主要由于靠近HVOF-NiCrAlY/APS-nYSZ界面nYSZ层裂纹扩展与合并，Ni25Cr5Al0.5Y+nYSZ热循环寿命比Ni22Cr10Al1Y+nYSZ略高。同时，提高APS-YSZ层中YSZ/YSZ界面结合力，避免YSZ/YSZ界面和APS-YSZ外表面开裂，可以有效提高HVOF-MCrAlY + APS-YSZ热障涂层热循环寿命。