连续碳化硅纤维增强碳化硅（SiC_f/SiC）陶瓷基复合材料具有轻质、高强韧、耐高温、抗氧化等优异的综合性能，是在航空涡轮发动机热端部件和新型空天飞行器防热结构等领域具有广泛应用前景的先进材料。本文从SiC_f/SiC复合材料的四大组成单元出发，综述了SiC纤维、界面相、SiC基体和环境障涂层（EBC）制备技术研究进展，并提出了SiC_f/SiC复合材料未来发展需要突破的瓶颈问题。目前第三代SiC纤维具有近化学计量的C/Si比，并且具有优异的高温力学性能和耐温性能。界面相的结构和抗氧化性能对SiC_f/SiC复合材料在高温有氧环境下的力学性能起着决定性作用，探索与SiC相匹配且具有优异抗氧化性能的新型界面相，并且实现连续均匀制备，是界面相发展的研究重点。SiC_f/SiC复合材料常用的制备方法主要有PIP法、CVI法和RMI法，但是单一方法已经无法满足复合材料的性能需求，由此研究者主要开展了CVI-PIP联用工艺制备SiC_f/SiC复合材料的工艺参数、微观结构和力学性能等研究。环境障涂层作为防止SiC_f/SiC复合材料受到外界环境侵蚀的屏障，在第三代Si/Yb₂Si₂O₇环境障涂层体系基础上，通过补充Si源、自愈合等策略可制备得到高可靠、长寿命的环境障涂层，从而提高SiC_f/SiC复合材料构件的服役寿命。为了实现SiC_f/SiC复合材料的广泛应用，未来还需要在复合材料结构设计、低成本制造、新型抗氧化界面相开发、抗开裂、抗剥落的新型环境障涂层研制、失效分析与寿命预测等方面开展进一步的研究工作。

随着航空、航天、航海等领域的发展，高端装备的服役条件愈加苛刻，对制造业的发展提出了更高的要求。增材制造技术，又称为3D打印技术，相较于传统制造技术在复杂形状结构制造方面优势显著，有望实现三维空间内特定位置的打印和独特性能的结构打印。激光熔丝定向能量沉积（wire-based laser directed energy deposition， W-LDED）技术作为增材制造技术的重要分支，具有高效率、高精度和高材料利用率等显著优势，在高端装备制造领域具有广阔的应用前景。尽管W-LDED技术具有诸多优点，但其工艺参数选择、多次热循环以及制造过程精确控制和可重复性等方面仍存在诸多挑战，沉积质量和制造稳定性受多种因素影响，如何解决这些现状难题是当前国内外的研究重点。基于此，本文从工艺参数优化、沉积质量分析和组织成分调控三个方面对W-LDED技术的研究现状进行了详细介绍，分析了不同参数对成形质量和制造稳定性的影响，提出了优化策略，进一步总结了W-LDED技术当前的应用场景，并对该项技术的未来发展趋势提出了设想，包括材料创新设计与发展多功能复合材料、成形机理研究、建立工艺-缺陷-组织性能预测模型、增/减材一体化制造新方法和大尺寸、高精度、多功能装备开发。

连续纤维增强陶瓷基复合材料具有低密度、高强度、耐高温等优异性能，已被广泛应用于航空航天、国防军工和新兴民用等领域，但连续纤维增强陶瓷基复合材料制备工艺大多存在成本较高、周期过长等问题，限制其应用和推广，发展低成本制备工艺是推动连续纤维增强陶瓷基复合材料广泛应用的关键。本文简要介绍了连续纤维增强陶瓷基复合材料制备工艺现状，总结了反应熔渗、纳米浆料浸渗瞬时共晶、浆料浸渗结合热压等低成本工艺的研究现状，围绕制备工艺优化、复合材料微观结构和性能等方面进行综述，提出了低成本制备工艺的未来研究方向，如熔盐法制备超高温陶瓷界面和反应诱导相分离制备具有孔隙结构均匀的多孔基体，可显著提升连续纤维增强陶瓷基复合材料的综合性能。

氧化锆增韧氧化铝（zirconia toughened alumina，ZTA）陶瓷与单相Al₂O₃和ZrO₂陶瓷相比具有优异的力学性能，在电子、生物医疗、半导体等高端工业领域显示出更广阔的应用前景。本文结合ZTA陶瓷的增韧机制，梳理并总结了近期国内外关于ZTA陶瓷的粉体制备、烧结方法和第三相引入等三方面的研究进展，重点分析了利用多种烧结技术和制备工艺在ZTA陶瓷中引入第三相的作用，最后指出粉体的纳米化、先进烧结技术的精细控制以及探索第三相对微观组织的调控是未来研究的重点方向。

航空发动机热端部位的红外辐射容易被红外探测器所探测，不利于飞行器在复杂的监测环境下服役。如何降低航空发动机高温部位的红外辐射特征，提高航空发动机的高温红外隐身性能是目前亟须解决的难题。本文介绍了在高温环境中具有应用前景的金属类红外隐身材料、无机非金属类红外隐身材料和结构类红外隐身材料的红外隐身机理和研究状况，并指出了高温红外隐身材料的未来发展趋势，包括需要进一步研究高温红外隐身材料的失效机理、与控温方式相结合以满足更高温度的隐身需求和有必要发展综合隐身性能来满足飞行器在复杂环境下的隐身能力。

铁基非晶合金涂层以其较高的强度和硬度、出色的耐磨防腐性能等优势成为表面工程领域的研究热点之一。本文综述了铁基非晶合金涂层的制备、性能以及应用现状，归纳了非晶合金材料设计主要的原则规律以及典型铁基非晶合金涂层材料体系。重点讨论了热喷涂、冷喷涂、激光熔覆3种涂层制备技术，梳理了铁基非晶合金涂层的摩擦学性能和耐腐蚀性能方面的研究进展，同时围绕军事、医疗、工业等领域简述了铁基非晶合金涂层的应用情况。最后指出深入研究非晶形成、建立专用材料体系的同时与工作环境进行匹配、采用后处理或更高效的制备方式等是本领域未来研究工作的发展趋势。

激光选区熔化（selective laser melting，SLM）作为一种常见的增材制造（additive manufacturing，AM）技术，在多孔和薄壁等异形零件的成形领域受到广泛关注。然而，传统的单光束SLM成形因成形尺寸小、成形效率低等问题而发展缓慢。多光束激光选区熔化（multi-beam selective laser melting， MB-SLM）在单光束SLM成形的基础上，通过多光束、多振镜分区扫描并进行拼接成形，实现了成形尺寸和成形效率的大幅同步提升，有效地解决了单光束SLM成形存在的固有难题，有望成为进一步拓展金属增材制造应用领域的新兴技术。本文综述了多光束激光选区熔化在成形原理、成形设备以及工艺缺陷的形成及控制方面的研究进展，归纳了多光束激光选区熔化成形不同合金的显微组织和力学性能，重点阐述了工艺缺陷和力学性能调控的主要策略。最后对其未来发展趋势进行了展望，如应关注多光束间的时空差异特性对力学性能的影响、改变不同区域间工艺参数的一致性以减少成形件的工艺缺陷等。

Ti₂AlNb合金优良的综合高温性能使其有望取代部分镍基合金，作为航空发动机关键结构材料实现发动机自身减重。针对未来高性能航空发动机轻量化设计需求，结合统计对比、对照实验、有限元仿真分析等方法，从材料特性、合金冷/热加工工艺性能、减重收益等方面分别进行分析，讨论该合金在航空发动机中应用的优势、潜力以及仍需解决的问题。分析结果表明，该合金在减重方面优势显著，且较好地实现了强度、韧性和塑性的综合匹配，无明显短板；具有可接受的冷、热加工性能，通过变形、铸造等方式均可制备工程可用的大规格零件；应用于机匣等静子件可在镍基高温合金基础上减重35.3%，应用于整体叶盘/轮盘等转子件可在镍基高温合金基础上减重37.3%。

针对先进航空发动机对高强耐热铝合金复杂壳体铸件的应用需求，对比分析一种新型Al-Si-Cu-Mg-Sc高强耐热铝合金与ZL101A，ZL205A铸造铝合金的工艺性能及力学性能，并采用高强耐热铝合金开展油泵复杂壳体金属型铸造工艺设计和实验验证，对铸件产品的质量进行检测分析。结果表明：新型Al-Si-Cu-Mg-Sc高强耐热铝合金的铸造流动性和抗热裂性能优于ZL205A高强铸造铝合金，其金属型铸造油泵复杂壳体的合格率与ZL101A同类壳体相当。新型合金的单铸试样和铸件本体取样的室温平均抗拉强度均达到420 MPa以上，明显高于ZL101A合金，250 ℃时其抗拉强度优于ZL205A合金。铸件的表面质量、内部质量、气密性和承压性能均满足产品设计要求。

采用熔融渗硅工艺制备SiC_f/SiC复合材料，研究试样在水氧腐蚀环境中的氧化行为。结果表明：经800 ℃和1200 ℃水氧腐蚀400 h后，不含环境障涂层（environmental barrier coatings，EBC）的试样弯曲强度保留率分别为78.8%和74.9%，含EBC的试样弯曲强度保留率分别为95.9%和93.0%。EBC的存在能够有效地阻碍材料与水氧腐蚀介质大面积直接接触，避免复合材料力学性能明显降低。800 ℃时BN界面层氧化是导致SiC_f/SiC复合材料力学性能下降的主要原因。1200 ℃不含EBC试样经水氧腐蚀400 h后界面层部分消失，纤维与基体之间出现空洞，失去保护纤维的作用，同时部分界面层将纤维与基体粘连起来。BN界面层氧化、SiC纤维与基体氧化的共同作用是造成复合材料力学性能下降的主要原因。

为推动燃料电池的大规模商业化应用，开发高效、稳定和低成本的氧还原（ORR）催化剂具有重要意义。本工作以Fe掺杂ZIF-8为前驱体，通过球磨、高温氩气气氛下煅烧、酸洗后，在氨气气氛下进行二次煅烧，得到Fe-N-C非贵金属催化剂，多种表征手段的结果显示Fe原子均匀分散在氮掺杂的碳骨架上，从而形成丰富的Fe-N _x 催化活性位点。电化学性能测试结果表明，通过制备工艺和金属比例优化后的Fe-N-C-5%催化剂，在0.1 mol/L HClO₄的酸性溶液中表现出优异的ORR活性，半波电位为0.845 V，同时兼具良好的稳定性，在20000次循环后半波电位没有明显下降，这些结果为合理设计非贵金属ORR催化剂提供了有效的策略。

为解决Fe基MOFs（Fe-MOFs）在类芬顿反应中Fe³⁺/Fe²⁺氧化还原循环慢，材料界面电子转移速度低和Fe-MOFs中Fe³⁺的电子密度高的问题，基于氧化还原偶联反应的原理，采用一步溶剂热法合成了Fe-Cu双金属硝基功能化MOFs材料（NMIL-88B-Cu-1），对其进行表征分析，应用于非均相类芬顿反应降解水体中的刚果红（Congo red，CR），研究了不同材料、H₂O₂用量、pH、CR的浓度、干扰离子对CR降解的影响及材料稳定性与催化降解的机理。结论如下：Fe³⁺和Cu²⁺的摩尔分数均为50%时，能够在α-Fe₂O₃上组装形成六角棒状结构的介孔型NMIL-88B-Cu-1。在CR的浓度为10 mg/L，pH在3~7范围内，NMIL-88B-Cu-1使用量为0.1 g/L，H₂O₂浓度为0.5 mol/L时，反应15 min，能够实现对CR快速高效地降解，CR的降解率达98%，NMIL-88B-Cu-1对CR的降解速率分别是NO₂-MIL-88B的1.95倍和MIL-88B的2.24倍。在循环4次实验后，CR的降解率达92%，Fe³⁺/Fe²⁺的含量比值仅降低了5%，且其晶型结构保持一致，证明了其具有较高的循环稳定性。体系中SO {}_{\mathrm{4}}^{\mathrm{2}-}和NO {}_{\mathrm{3}}^{-}不影响CR的降解，而Cl^-和H₂PO {}_{\mathrm{4}}^{-}抑制了CR的降解。机理分析表明，硝基功能化的材料中心Fe³⁺的电子密度低，Cu²⁺的引入构建了Fe-Cu双金属MOFs材料，通过Fe与Cu之间的氧化还原偶联反应和Fe-Cu的协同作用，有效促进了Fe²⁺形成，加速了NMIL-88B材料界面e^-转移，产生的·OH能够将CR氧化降解为CO₂和H₂O等无机小分子物质。

连续纤维增强树脂基复合材料因其密度低、力学性能优异被广泛应用于航空航天、汽车和船舶等工业领域，传统制造工艺因模具限制成本高昂且无法成型复杂零部件。增材制造设计自由度高、快速灵活等优点被认为是连续纤维增强复合材料未来生产的重要方向之一。目前连续纤维增强复合材料的增材制造技术发展仍处于起步阶段，本文系统综述了连续纤维增强树脂基复合材料的研究现状，概述了打印的装备、工艺、材料的研究进展，为连续纤维增强树脂基复合材料的打印平台搭建以及工程化应用提供了方向，重点分析了打印温度、打印速度和打印层厚等工艺参数对打印质量的影响，为连续纤维增强复合材料的智能增材制造提供参考，同时讨论了连续纤维的二维和三维的结构设计在轻量化制造方面的发展，如纤维路径铺设和结构拓扑优化，并对连续纤维增强复合材料增材制造的设备、材料、打印工艺和结构设计的研究发展趋势进行了总结和展望。

轻量化是航空航天领域永恒的主题。TiAl合金的密度为3.9~4.2 g/cm³，是镍基高温合金的1/2，其兼具轻质与耐热的优异性能，在航空航天装备热端构件制造方面具有重要的应用价值。然而，TiAl合金具有本征脆性，存在室温塑性低和热变形能力差等问题，造成加工与成形难度大、成本高，限制了其大规模应用。本文在回顾总结TiAl合金发展历程及应用现状的基础上，综述了TiAl合金的铸造、粉末冶金、热塑性成形、增材制造等热成形技术的研究进展，其中重点讨论了热塑性成形技术，包括包套挤压、等温锻造、近等温锻造和包套轧制等。现有塑性成形技术存在的问题主要是TiAl合金塑性差、成形难度高、成形效率低以及性能不足，今后TiAl合金塑性成形的发展方向应是高效率、低成本近净成形，同时提高材料的利用率和力学性能。

针对新一代航空发动机涡轮盘用超低C，N含量的变形高温合金GH4065A，系统表征和定量统计了合金的夹杂物组织。对细晶态和粗晶态试样开展了400 ℃和650 ℃不同载荷水平下的疲劳实验。通过对疲劳断裂源组织进行表征分析，研究了合金的疲劳断裂机制。结果表明，合金的夹杂物主要为氮化物。在细晶组织状态下，高温疲劳断裂机制为氮化物（单独和团簇态）起始断裂。高应变幅载荷下（≥0.9%），断裂源主要为试样表面氮化物，极少情况为表面硼化物和氧化物（Al₂O₃和MgSiO₃），且只有Al₂O₃导致合金过早疲劳断裂；低应变幅载荷下（<0.9%），断裂源为氮化物-解理面型，均在试样近表面/内部。两种不同的断裂方式分别导致高应变幅载荷下400 ℃疲劳寿命高于650 ℃疲劳寿命，低应变幅载荷下反之。统计发现，引起疲劳断裂的所有氮化物的尺寸全部达到/超过细晶组织平均晶粒尺寸。在粗晶组织状态下，400 ℃下疲劳断裂机制为准解理起始断裂。晶粒尺寸的增加极大降低了可能诱发疲劳开裂的夹杂物的有效数量，滑移诱发的解理断裂成为主导断裂机制。

提出一种7075铝合金非等温固溶-锻造一体化热成形工艺。将固溶后铝合金直接放入温模中进行锻造，然后淬火并进行人工时效处理，通过构建温度-时间-性能（temperature-time-property，TTP）曲线，研究本工艺下入水温度和时效参数对7075铝合金微观组织和性能的影响，并结合机器学习对关键工艺参数进行优化匹配。结果表明：TTP曲线鼻端温度为315 ℃，合金时效后力学性能随入水温度的升高而升高，非等温锻时效后会出现双峰现象。在入水温度为380 ℃时，最佳时效参数为115 ℃-26 h，峰值硬度为182.38HV。训练后BP神经网络预测准度为94.9977%，对模型预测的最优工艺参数进行实验验证表明，其预测相似度为96.9%。与传统锻造工艺相比，本工艺能够在减少工序、降低能耗的同时，获得比传统锻造T6态7075铝合金更高的力学性能。

随着航空发动机涡轮前进口燃气温度的不断提升，传统的热障涂层难以有效阻隔高温燃气产生的近红外光波段热辐射，热辐射传热可透过涂层直接加热下层金属基体，损害热端部件服役寿命。本文结合作者的实验结果，综述了新型兼顾辐射抑制能力的热障涂层材料设计和结构设计，对比了传统热障涂层的近红外光学特性，深入探讨了目前用来提高涂层抑制辐射传热能力的方法。重点针对传统热障涂层YSZ在短波红外波段不能有效阻隔红外辐射热传播的问题，对提高涂层的红外反射率或红外吸收率这两类降低热障涂层红外透过率的基本途径进行了分析，并对提高涂层红外反射率和吸收率的调控手段、影响因素、内在机理及优缺点进行了系统总结。最后指出新型辐射抑制涂层在材料和结构设计以及高性能计算辅助等方面的未来发展趋势和突破方向。

高熵非晶合金结合了传统非晶合金的结构无序性与高熵合金的化学无序性，具有良好的热稳定性、磁学性能、耐腐蚀性以及生物相容性等，因此成为近年来的研究热点之一。本文首先介绍了高熵非晶合金的概念与起源，随后对其成分体系、制备方式以及各种性能做出总结，从材料体系与制备方式两方面分析了高熵非晶合金形成非晶结构的原因，并解析了高熵非晶合金具有良好力学性能、热稳定性以及耐腐蚀性的机理，最后展望了采用材料计算实现高通量的材料设计，重点探究材料的组合性能、涂层等新的制备方式，并且指出解决基础理论问题是促进该材料发展的重要前提。

对6061铝合金坯料进行固溶淬火处理，固溶热处理制度为550 ℃/30 min，将淬火后合金在140 ℃下人工时效6~18 h，得到预强化（pre-hardening， PH）坯料。通过室温杯突实验与室温单轴拉伸实验评估6061铝合金预强化坯料的成形性能与力学性能，并进行帽形梁零件冲压试制实验，以验证该技术在工程应用中的可行性。结果表明：PH-12 h预强化铝合金坯料的屈服强度比O态铝合金坯料高186 MPa，抗拉强度比O态高215 MPa，而伸长率和杯突值与O态相近。PH-18 h预强化铝合金经10%变形后最高抗拉强度可达391 MPa，远高于T6态铝合金，说明预强化铝合金坯料兼具良好的强塑性。此外，使用预强化坯料成形的帽形梁零件的抗拉强度和屈服强度均高于T6态铝合金。

热塑性复合材料具备耐疲劳性能优异、成型周期短、可二次加工、可焊接、无储存条件限制等优势，为更好地实现热塑性复合材料的工程化制备，满足航空航天、轨道交通等领域的应用需求，研究热塑性预浸料的制备以及成型方式具有重要意义。本文对连续纤维增强热塑性预浸料的制备工艺方法进行了详细介绍，包括溶液浸渍法、熔融浸渍法、薄膜层叠法、粉末浸渍法、悬浮热熔法和纤维混编法等工艺，同时对热塑性复合材料成型工艺方法进行了重点论述，包括模压成型、缠绕成型、自动铺放成型、原位固结成型、3D打印成型等方法，针对每种预浸料制备与成型工艺特点梳理了工程化应用的可行性，最后对热塑性复合材料的未来趋势进行了展望，并给出了发展建议。

随着新能源汽车的快速发展和大规模储能的应用，锂离子电池面临资源短缺及价格波动等市场风险。相比之下，钠离子电池因其资源丰富等优势而迎来了全新的发展机遇，有望在大规模电化学储能和低速电动汽车领域与锂离子电池形成互补。然而，尽管钠离子电池研究热度呈爆发式增长，商业化步伐在国内外已经起步，具备了一定的市场和技术条件，但与成熟的锂离子电池体系相比，依旧存在诸多挑战。本文主要从商业化角度出发，简要概述了钠离子电池的发展历史与产业现状。基于现有的储钠电极材料体系，重点分析了当前钠离子电池关键的正/负极材料、成本及应用前景。最后，对未来的发展机遇与挑战进行了展望，旨在为钠离子电池产业的进一步发展提供参考。

热等静压工艺是常见的粉末Ti₂AlNb合金制备方法，为深入研究制粉工艺等因素对粉末Ti₂AlNb合金组织性能的影响，分别采用等离子旋转电极雾化法和无坩埚感应熔炼超声气体雾化法制备Ti₂AlNb洁净预合金粉末，并对2种工艺制备的预合金粉末以及二者的混合粉末进行表征。通过热等静压工艺制备Ti₂AlNb合金，研究制粉工艺、包套泄漏形成的孔隙缺陷及夹杂物对Ti₂AlNb合金显微组织与力学性能的影响，并采用优化的工艺进行多种Ti₂AlNb粉末合金构件的成形。实验结果表明：制粉工艺会影响粉末合金的持久性能，包套泄漏引起的孔隙缺陷会显著降低粉末Ti₂AlNb合金的力学性能，夹杂物会显著影响粉末合金室温拉伸性能的一致性与稳定性。

锂离子电池已成为能源领域不可或缺的重要储能体系。开发具有高能量密度、长寿命、低成本的锂离子电池是当今电池科研领域的一项核心挑战。硅材料有着4200 mAh·g^-1的理论容量及低廉的成本，使其成为最有潜力的负极候选材料之一，然而硅在充放电循环中高达近300%的体积膨胀严重阻碍了其商业化进程。迄今为止，硅碳负极材料的制备技术已经历3次迭代。本综述介绍了CVD法在三代硅碳负极材料制备中的应用，并从材料结构设计、实验方法、反应过程机理、材料性能等方面展开讨论。最后，总结了三代硅碳负极材料制备技术的优势及劣势，并对未来高能量密度锂离子电池中硅碳负极的发展趋势进行了展望。

以单晶高温合金CMSX-4和DD5为研究对象，设计并制备了一种含5级平台的单晶试板铸件，选取晶体取向基本相同的铸件研究其在经1300 ℃/2 h和1310 ℃/4 h两种固溶热处理后的再结晶行为。结果表明：CMSX-4比DD5具有更强的再结晶倾向。经1300 ℃固溶热处理后，CMSX-4单晶试板在第2~5级平台下端转角处均出现了再结晶现象，且随着固溶热处理温度的升高，再结晶的面积越大。而DD5单晶试板经1300 ℃固溶热处理后并未出现再结晶现象，当固溶温度升至1310 ℃时，仅在第4级外侧平台发现了较小面积的再结晶。铸态和固溶热处理态的CMSX-4合金显微缩孔和共晶组织含量均大于DD5合金。更高含量的共晶组织和显微缩孔为CMSX-4铸件提供了更多的再结晶形核位置和数量，而高于γ′相溶解温度的固溶热处理减弱了粗大γ′相对再结晶长大的钉扎阻碍作用，高熔点的碳化物以及残余共晶成为阻碍再结晶长大的重要影响因素。此外，高含量的Co元素降低了CMSX-4合金的层错能，使其表现出更高的再结晶倾向。

利用带原位BN涂层的吸波SiC纤维为增强体，以硅氧碳（SiOC）陶瓷为基体，采用先驱体浸渍裂解（precursor infiltration pyrolysis，PIP）工艺制备SiC-BN/SiOC陶瓷基复合材料。在7个PIP制备周期后复合材料实现致密化，密度为2.05 g/cm³，孔隙率为4.28%。采用矢量网络分析仪测试介电常数，结合传输线理论对复合材料在8.2~18 GHz下室温至800 ℃的吸波性能进行计算优化。结果表明：SiC-BN/SiOC复合材料的室温介电常数呈现出明显的频散效应，使其具有良好的宽频吸波特性。当复合材料厚度为2.1 mm时，在X波段和Ku波段反射损耗优于-10 dB的最大频宽为5.7 GHz。此外，复合材料的复介电常数实部和虚部随着环境温度的升高而增大。在宽频反射损耗优于-5 dB的水平下，材料的最优厚度由2.3 mm（200 ℃）降至1.1 mm（800 ℃）。

新兴的储能技术必须满足低成本、合理安全、自然资源丰富、能量密度高的要求。可充电镁硫（Mg-S）电池具有高能量密度、高安全性、成本低等优点。然而受自放电、快速容量损失、镁负极钝化和硫正极利用率低等问题的限制，其性能受到限制。本文综述近年来镁硫电池研究进展，重点介绍非亲核电解质、正极和负极的研究进展，总结能够促进可逆沉积和溶解镁离子的电解质，同时保持与硫正极和其他电池组件的兼容性。此外结合研究趋势对镁硫电池当前面临的挑战，即硫化物的溶解、扩散和Mg-S电池反应动力学缓慢等问题进行探讨以及结合未来的前景给出建议，如对MOFs掺杂不同元素、探究电池的反应机理等。

多丝电弧增材制造技术具有成本低、效率高等优势，尤其在成分设计与调控方面具有高度的灵活性，成为制备大型金属结构件的主流技术之一。多个丝材（同种或异种）同时进给，在熔池中实现原位合金化，该方法为复杂成分的先进金属材料的制备过程提供了可行性路径。本文综述了国内外多丝电弧增材制造制备高性能钛合金、铝合金、不锈钢等传统材料以及功能梯度材料、高熵合金、金属间化合物等先进金属材料的研究进展。针对多丝电弧增材制造成形构件微观组织不均匀、力学性能存在各向异性以及成形精度不足等问题进行讨论。提出了建立多丝电弧增材制造工艺窗口、多种工艺耦合以及建立成形过程监测和控制系统等发展方向，为多丝电弧增材制造工艺改进与发展提供理论依据。

在高熵合金中添加适量的Al，Cu原子可以显著提升合金的力学性能，但是关于Al，Cu原子对高熵合金耐腐蚀性能的研究报道较少。为揭示Al，Cu原子对高熵合金腐蚀行为的影响规律，本工作以具有优异力学性能的FeCoNi基中熵合金为研究对象，通过高熵合金成分设计经验公式设计了FCC单相Fe₂₅Co₂₅Ni₂₅Al₁₀Cu₁₅（Al10Cu15）合金以及BCC+FCC双相Fe₂₅Co₂₅Ni₂₅Al₁₅Cu₁₀（Al15Cu10）和Fe₂₅Co₂₅Ni₂₅Al₂₀Cu₅（Al20Cu5）合金。XRD物相分析表明，随着Al含量的增加，FCC相占比逐渐降低，BCC占比逐渐提高，与理论计算结果一致。SEM微观组织和EDS分析表明，增加Al的添加量，减少Cu的添加量，晶粒的形貌由树枝晶（Al10Cu15，Al15Cu10）转变为等轴晶（Al20Cu5），枝晶间相的成分也会发生显著变化。Al10Cu15枝晶间的组织为富Cu的FCC相，Al15Cu10枝晶间的组织为富Al，Ni，Cu的BCC相，Al20Cu5晶界的组织为富Fe，Co的FCC相。动电位极化 （potentiodynamic polarization， PDP） 实验表明，Al含量较高的合金为两相结构，在长周期浸泡过程中容易发生电偶腐蚀，钝化膜的完整性易遭到破坏，导致合金的耐腐蚀性较差。电化学阻抗谱（electrochemical impedance spectroscopy， EIS）测试表明，随着浸泡时间的延长，Al添加量较高的合金反应电阻会出现显著的下降，与PDP分析结果一致。室温静态浸泡实验表明，与Al10Cu15合金相比，Al15Cu10与Al20Cu5合金在长时间的浸泡下，更容易发生电偶腐蚀。由此可得，过量添加Al原子诱发的第二相，会显著恶化材料的耐腐蚀性能。保证合金组织成分的均匀性，是提升材料耐腐蚀性能的有效手段。

激光选区熔化GH4169高温合金具有明显的定向柱状枝晶凝固组织，会引起严重的力学性能各向异性，增加服役风险。本工作以激光选区熔化（SLM）技术制备的GH4169高温合金为研究对象，设计两种不同的热处理制度：热等静压＋标准固溶＋双时效和热等静压＋均匀化热处理＋标准固溶＋双时效对所制备合金进行后热处理，探究两种热处理制度对激光选区熔化GH4169高温合金微观组织及高温拉伸性能各向异性的影响。结果表明：均匀化热处理消除了Laves相，沉积态GH4169合金的柱状晶组织向等轴晶组织转变。高温拉伸结果显示，未经均匀化处理GH4169合金横向与纵向的高温抗拉强度比和塑性比分别为1.10（1145/1040）和0.83（10.2/12.2），均匀化热处理态GH4169合金横向与纵向的高温抗拉强度比和塑性比分别为1.00（1041/1038）和1.00（8.6/8.6）。激光选区熔化GH4169合金微观组织与力学性能各向异性被消除。

采用光学显微镜、扫描电子显微镜和透射电子显微镜等研究固溶温度和时效时间对Inconel 617高温合金微观组织与力学性能的影响。结果表明：Inconel 617合金固溶态组织中主要析出相为M ₂₃C₆型碳化物，且优先于晶界处形核长大；随着固溶温度的升高，晶界及晶内碳化物经历先长大后溶解两个过程，合金平均晶粒尺寸生长速率提高。随着时效时间的延长，γ′相弥散析出且均匀分布于组织中，呈现数量减少、尺寸增大的趋势。γ′相尺寸增大，其晶格错配度随之增大，γ′相周围的弹性应变场增强，强化效果更加明显。高温拉伸性能测试表明：随固溶温度的升高，Inconel 617合金在750 ℃时抗拉强度和屈服强度逐渐降低，而在900 ℃时抗拉强度和屈服强度逐渐提高。在≤750 ℃时Inconel 617合金晶界强度高于晶内强度，而在900 ℃时晶内强度则高于晶界强度。随时效时间的延长，Inconel 617合金在750 ℃时抗拉强度和屈服强度逐渐提高。

电弧增材制造（wire arc additive manufacturing，WAAM）以电弧为载能束逐层熔化金属丝材，适合中大尺寸复杂金属构件的快速制造，因其成形效率高、制造成本低、材料利用率高等优势，在航空航天、国防领域具有广阔的应用前景。残余应力与变形调控是推进金属构件WAAM高效、高质量发展与应用必须解决的关键科学与技术难题。本文探讨了WAAM残余应力与变形的产生机制及影响因素，分析对比了残余应力与变形的实验测量与数值模拟方法，并对WAAM沉积前、中、后不同阶段控制残余应力与变形的方法进行了系统总结。最后指出数值模拟、机器学习、现场诊断及控制是未来WAAM残余应力与变形调控的重点研究方向。

通过添加燃速催化剂可以影响氧化剂的分解进而有效调控固体推进剂的燃速。MOFs因其在催化高氯酸铵（ammonium perchlorate，AP）热分解中的良好特性开始崭露头角，现有研究更多集中在金属中心的改变，并未讨论配体对催化过程的影响。本工作通过使用3种不同的配体（2-甲基咪唑，对苯二甲酸和1，2，4，5-苯四胺）制备了3类Co基配合物（Co-CP）催化剂，分别讨论了对AP热分解行为的影响。结果表明，由于配体的差异导致3种Co-CP作用在AP的分解行为存在显著差别。Co-ZIF可以显著降低AP分解温度的同时提升体系放热；Co-BDC由于相对较高的热稳定性影响了催化AP热分解效果；Co-BTA可以通过配体分解释放NH₃导致AP的低温分解的延后。通过热重-红外联用（TG-IR）测试捕获了反应过程中的气相产物，进一步探索并讨论了不同Co-CP催化AP分解的可能机理。该研究提供了一种金属配合物类燃速催化剂的设计思路。

NiTi形状记忆合金（shape memory alloys，SMAs）因其独特的超弹性和形状记忆效应得到了广泛应用。然而，传统制造方法难以制备复杂形状和精确调控微观组织的NiTi合金。电弧增材制造（WAAM）技术因其逐层沉积的特点，为NiTi合金的制备提供了新的解决方案。本文综述了电弧增材制造 NiTi形状记忆合金的研究进展，着重探讨了工艺参数对其微观组织、相变行为及力学性能的影响。分析了不同电弧工艺（如熔化极气体保护焊、钨极气体保护焊和冷金属过渡）在制备NiTi合金时的优缺点，并总结了电弧增材制造技术在成型质量、相变温度调控和力学性能方面的最新成果。重点探讨了电弧增材制造逐层沉积过程中，由高热输入、低冷却速率和重复热循环导致的显著微观结构不均匀性和氧化问题，这对力学性能及超弹性表现产生了不利影响。针对该问题，提出了通过工艺优化、主动冷却、引入第三元素及热处理等手段来改善材料均匀性的策略。此外，本文还讨论了NiTi合金与其他金属的异质结构设计，指出电弧增材制造制备多材料复合结构在高性能器件中的潜力。尽管电弧增材制造在制备复杂形状和多材料结构方面具有优势，但仍面临氧化、元素蒸发及层间结合性差等问题。未来研究需聚焦于热处理优化与微观组织调控，开发新型多金属复合材料，探索提高界面结合性和抗氧化能力的创新手段，以进一步提高NiTi合金的性能并扩大其应用领域。

针对成型件高精度控形与低损伤控性的实现需求，以及在增加熔敷量的同时达到热源热、质、力深度解耦的目标，多电极电弧焊接/增材技术已逐渐成为学术界与工业界共同关注的热点。本文对多电极电弧工艺的发展历程进行了系统综述，全面梳理了多电极电弧焊接与增材领域的前沿研究成果，并对多电极电弧中不同类型的耦合电弧进行了分类总结，多电极电弧系统通过引入多个电极，实现了对耦合电弧热质力传输过程的更精细调控，有助于优化沉积层的成形质量，降低缺陷，提高制造精度。强调了不同类型多电极电弧工艺在热源和电极排布方式，热质力解耦传输特性的区别，总结了焊接过程参数对耦合电弧稳定性的影响机制，最后，本文提出了适用于电弧熔丝增材制造领域的多电极电弧特性，探索复合材料构件的高性能制造，搭建新型多电极电弧技术的工艺数据库，为耦合电弧和多电极电弧增材制造技术的应用推广提供有价值的参考。

研究了不同热处理制度对激光沉积制造TB6钛合金力学性能的各向异性影响，结合光学显微镜（OM）、扫描电镜（SEM）和透射电镜（TEM）分析显微组织的演化过程，探究各向异性随热处理改变的变化趋势及影响机理。结果表明：激光沉积制造TB6钛合金组织中原始β晶粒形状与初生α相（α_p相）的尺寸形貌受热梯度影响较大，两方面因素共同作用下，使沉积态试样室温拉伸性能出现各向异性，在垂直沉积方向（X向）上的抗拉强度相比沉积方向（Z向）上的高7.3%，屈服强度高5%、而伸长率则低32.4%。低温退火对显微组织的影响较小，仅塑性的各向异性有所降低；高温退火后α_p相长宽比差异程度降低，室温拉伸性能的各向异性随之降低；固溶时效后析出的次生α相（α_s相）使合金强化机制发生改变，且α_s相无明显的择优析出生长，使得强度提高的同时其室温拉伸性能的各向异性趋于消除。

电弧增材制造铝合金材料微观组织调控以及耐腐蚀性是其工程应用过程中需要重点研究的问题。采用冷金属过渡（cold metal transfer，CMT）电弧增材制造技术制备5356铝合金堆积体，借助金相显微镜、X射线衍射仪、扫描电子显微镜以及显微硬度计等对其微观组织结构进行表征和硬度测试，并通过电化学工作站、慢应变速率应力腐蚀试验机等研究其耐腐蚀行为。结果表明：5356铝合金CMT电弧增材制造样件微观组织结构为α-Al基体+β（Al₃Mg₂）相，沉积层中晶粒为长径比≤2的柱状晶，β（Al₃Mg₂）相以弥散细小颗粒状为主，结合层晶粒为较细小的再结晶化等轴晶，β（Al₃Mg₂）相以大块不连续沿晶分布为主，晶粒内部细小颗粒状β（Al₃Mg₂）相分布较少，基体强化作用减弱。沉积层自腐蚀电流密度为结合层的23%，这主要与其内部β（Al₃Mg₂）相的含量以及形态有关。5356铝合金电弧增材制造样件慢应变速率应力腐蚀敏感指数为0.57，在硅油和3.5%NaCl介质中均断裂失效于结合层，这是由于结合层基体强度较低，且大块沿晶分布的β（Al₃Mg₂）相在硅油惰性介质中对基体有割裂作用，在3.5%NaCl腐蚀性介质中大块β（Al₃Mg₂）相优先溶解，试样在拉应力作用下加速沿晶腐蚀开裂。

为了探究工艺参数对NiCoCrAlYTa-Cr₂O₃-Cu-Mo高温耐磨涂层性能的影响规律，基于正交实验，采用大气等离子喷涂（atmospheric plasma spray，APS）工艺制备NiCoCrAlYTa-Cr₂O₃-Cu-Mo涂层，应用极差分析法研究工艺参数对NiCoCrAlYTa-Cr₂O₃-Cu-Mo涂层显微组织、硬度和结合强度性能影响的主次关系，完成喷涂工艺参数优化。优化后的工艺参数为氩气流量为50 L/min，氢气流量为12 L/min，电流为500 A，喷涂距离为100 mm。结果表明：采用优化后的工艺参数喷涂的NiCoCrAlYTa-Cr₂O₃-Cu-Mo涂层显微组织均匀致密，涂层孔隙率小于1%，结合强度平均值为70.7 MPa，硬度平均值为543.7HV，900 ℃温度下50~100 h平均氧化速率为0.07302 g/（m²·h），达到完全抗氧化级别，在800 ℃表现出良好的摩擦磨损性能，平均摩擦因数为0.248，磨损率为2.12×10^-6 mm³/（N·m）。

随着电子信息产业的迅猛发展，电磁辐射问题日益严重，迫切需要一种质量轻、成本低的电磁吸收材料。本研究采用金属有机框架衍生法和高温退火策略获得钴/碳纤维复合材料，其中，化妆棉作为碳纤维的生物质前驱体，ZIF-67颗粒均匀负载于棉纤维表面，经碳化得到钴/碳纳米粒子均匀负载于碳纤维表面的钴/碳纤维复合材料。SEM结果显示，Co颗粒在碳纤维基质上呈现出均匀分散的状态，均匀分布的钴纳米颗粒提供了一个磁耦合网络，并与碳纤维形成丰富的非均相界面，增强了界面极化，有利于复合材料的宽带吸收行为。测试结果表明，Co/C-650材料的厚度仅为1.5 mm，17.76 GHz下最小反射损耗为-42.03 dB，同时吸收带宽可达3.68 GHz，并且雷达散射截面值达到-26.8 dB·m²。这种优异的电磁波吸收性能得益于界面极化引起的介电损耗、磁共振引起的磁损耗以及微纳层次纤维结构中的多次反射和散射。本工作为制造轻量级、高功效的碳纤维基吸波材料提供了思路。

采用光学显微镜、场发射扫描电子显微镜、电子探针仪研究第三代单晶高温合金DD9不同试样（双层壁超冷涡轮叶片、复合气冷涡轮叶片、精铸薄壁试样以及圆柱试棒）的显微组织及其薄壁效应。结果表明：四种试样的显微组织均存在差异。截面尺寸相同时，DD9单晶涡轮叶片的铸态一次枝晶间距、γ′相尺寸及铸态与热处理态试样枝晶偏析均大于精铸薄壁试样；完全热处理后，截面尺寸相同的单晶涡轮叶片与精铸薄壁试样的γ′相尺寸相近。随截面尺寸减小，DD9合金薄壁试样铸态一次枝晶间距、铸态与热处理态γ′相尺寸及枝晶偏析均呈减小趋势。

采用冷金属过渡和脉冲（cold metal transfer and pulse，CMT+P）复合电弧增材制造工艺制备2024铝合金增材件，研究2024铝合金CMT+P电弧增材制造气孔缺陷、晶粒形貌、物相析出的分布特征，以及不同工艺参数对气孔缺陷、晶粒形貌、物相析出和耐腐蚀性能的影响。结果表明：2024铝合金增材件的气孔主要分布于熔合线附近，热输入相同时，更快的送丝速度和电弧行驶速度导致更高的孔隙率。同一沉积层上部为无择优取向的等轴晶，下部为具有择优取向的柱状晶，热输入相同时，更快的送丝速度和电弧行驶速度导致细晶区的产生，增加等轴晶比例，减弱织构。析出的二次相主要为Al₂CuMg，Al₂Cu和富Fe，Mn相，沿晶界连续分布。影响增材件腐蚀初期耐腐蚀性能的主要因素为Al₂CuMg的析出量。更慢的送丝速度和电弧行驶速度下具有更好的耐局部腐蚀性能，这主要是由更低的Al₂CuMg相比例分数导致。