采用宏观有限元模拟与微观晶体塑性分析相结合的方法对六道次热轧ZK61镁合金中厚板的晶体内应力和织构演化进行研究。根据轧制实验与拉伸实验建立相应同步热轧模型并进行仿真计算，将模拟结果作为边界条件代入到基于Voronoi图的多晶体塑性模型中，再应用晶体塑性有限元方法对多晶体模型进行同步热轧模拟，得到各道次热轧态ZK61镁合金的塑性参数和织构极图，并分别与拉伸实验结果和电子背散射衍射实验导出的织构极图进行对比分析，归纳出不同道次下热轧ZK61镁合金晶体塑性变形与织构演化机制。结果表明：经多道次热轧后的ZK61板材存在大量孪晶与动态再结晶，晶粒均匀细化效果明显，其基面织构极密度与轧制道次整体呈正相关，不同道次下的峰值取向差角存在较大差异（8°、28°、88°），且合金力学性能得到改善，强度提升了7.55%，伸长率达到19.5%。

缺陷是影响铸造材料断裂行为的主要因素。以高压铸造铝合金为研究对象，采用Gurson-Tvergaard-Needleman（GTN）损伤模型结合有限元仿真软件对高压铸造铝合金的断裂行为开展预测。结果表明：有限元逆向拟合得到高压铸造铝合金材料适用的损伤参数，可形核孔洞体积分数f _N为0.12，临界孔洞体积分数f _c为0.001，断裂孔洞体积分数f _F为0.001。同时开展基于微观特征的断裂行为预测，通过简化孔洞形貌为椭球体和忽略体积小于0.001 mm³的孔洞的方法，避免有限仿真计算效率低和不收敛问题。对比两种模型在预测铸造材料断裂行为方面的适用性，得出结合损伤力学的有限元模拟的计算效率更高，但基于微观特征的有限元模拟的预测准确性更高。

针对铝合金构件在生产或服役过程中出现的大尺寸裂纹或磨损缺肉等问题，提出了连续送丝搅拌摩擦增材再制造方法，设计了由专用送丝装置、静止轴套与螺杆结构搅拌头组成的搅拌摩擦增材再制造工具，实现了高强铝合金板材表面预置宽度10 mm且深度2 mm的凹槽缺陷的有效填充与修复。结果表明：修复件表面成形良好，组织均匀，力学性能良好；通过动态回复和再结晶过程对晶粒进行细化，晶粒尺寸为1.59 μm；修复件平均抗拉强度和伸长率分别为（410±8） MPa和（11.9±0.9）%，相较于带缺陷试样分别提高了26% 和159%；断口表面具有大量的韧窝，呈典型的韧性断裂特征。

纳米Al₂O₃/Al复合材料作为轻质高性能结构材料，可实现轻量化节能减排，在航空航天、汽车工业、船舶制造、国防及5G电子通讯等领域具有广阔的应用前景。本文主要介绍高能球磨粉末冶金法、超声辅助铸造法、搅拌摩擦法、增材制造法、原位反应法等国内外纳米Al₂O₃/Al复合材料制备技术。总结分析纳米Al₂O₃增强体、增强体与铝基体的界面微结构、增强体的尺寸和含量、铝基体的晶粒尺寸、增强体的分散性和微观构型设计对纳米Al₂O₃/Al复合材料力学性能的影响。概述了纳米Al₂O₃/Al复合材料中主要的强化机制。最后，展望了纳米Al₂O₃/Al复合材料未来在高增强体体积分数的大尺寸制备技术、非均质构型优化以及高强耐热结构功能一体化等方面的发展方向。

在丝-弧增材制造过程中对焊枪施加不同频率和摆幅的侧向摆动，制备Al5356直壁构件。通过表面波纹度计算、微观组织分析和拉伸性能测试，研究了摆弧参数对Al5356直壁构件成形质量、孔隙分布、显微组织和力学性能的影响规律。研究发现，在丝-弧增材制造中应用摆弧工艺能够显著改善直壁样品的成形精度，减少孔隙缺陷，均匀化组织及提升样品的力学性能。在实验参数范围内，与无摆弧工艺相比，施加摆弧工艺可将Al5356直壁样品的表面波纹度减小60%，孔隙率和最大孔隙直径从超过0.65%和33 µm分别降至0.20%和10 µm以下，X方向（沉积方向）和Z方向（构建方向）的平均抗拉强度分别提升了约13%和15%，而平均伸长率分别提高了约27%和25%。电弧摆动频率比摆幅对提高沉积构件表面质量、分散孔隙、减小孔隙尺寸具有更显著的效果，这是由于高频率的电弧振荡对熔池具有强烈搅拌作用，使沉积焊道横向的温度更均匀。沉积构件力学性能的提升主要归因于孔隙缺陷的减少和微观组织的均匀化。在丝-弧增材制造中正确应用摆弧工艺对提升构件的成形质量和力学性能有积极意义。

微米级第二相和再结晶组织对5083-O态合金韧性、强度等性能有重要影响。为获取5083铝合金中微米级第二相和再结晶组织的三维形貌特征，基于双束显微镜系统采集了5083-O态合金多切片在5 kV加速电压下的能谱（EDS）数据和在20 kV下的电子背散射衍射（EBSD）数据。应用Avizo软件对EDS和EBSD数据进行了三维重构。应用三维重构软件获取了合金中主要微米级第二相Mg₂Si相和富Fe相的尺寸、形态、分布、体积分数等信息。结果表明：5083-O态铝合金中Mg₂Si相、富Fe相和再结晶组织的体积分数分别为0.46%，0.25%和11.7%。Mg₂Si相形状多为近球形、近椭球形或棒状，沿轧向伸长，表面较为圆滑；合金中富Fe相棱角分明，球形度相对较低；三维EBSD的结果表明小尺寸再结晶组织颗粒的球形度大，大尺寸的再结晶组织颗粒的球形度小；在退火过程中，再结晶颗粒是由球形小颗粒开始长大的，再结晶颗粒沿轧向生长最快；三维EBSD结果更真实地反映了再结晶组织的形态。

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。

单点增量成形是一种柔性工艺，在航空航天领域有着广泛应用，尤其适用于定制化、小批量生产的构件。然而针对不同模型，适宜加工的工艺参数区间尚未明确，需要测试不同的参数。采用正交实验，进行多因素方差分析，讨论板材厚度、角度、层进量、进给速度和自转速度等参数对最大成形深度的影响。根据实验结果搭建基于Adaboost算法的回归模型，对6061铝合金薄板在100 mm成形直径下的成形深度进行预测。结果表明：单因素对最大成形深度的影响由大到小分别为：厚度、层进量、角度量、进给速度、自转速度，且在最快成形速度下获得的最大成形角度为70°，板料厚度为1 mm，层进量为0.2 mm，进给速度为2000 mm/min，自转速度为2000 r/min。此外，依据正交实验创建的回归模型具有高准确度，与Abaqus仿真结果及实际实验结果均对应，4组测试与仿真最大误差为4.24%，与实际成形最大误差值为-2.45%。

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。

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。

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。

基于响应面设计发现2195铝锂合金薄板单面搅拌摩擦焊接的最佳工艺参数，并发现当转速越高焊速越低时，焊接接头的抗拉强度越高。实验结果表明：单面搅拌摩擦焊接中，针长为板材厚度的2/3长度时，焊缝根部出现未焊接缺陷，焊接接头的断裂形式介于脆性与塑性断裂之间，接头抗拉强度较差。在单面焊接最佳工艺参数的基础下，双面搅拌摩擦焊接能克服单面焊接中存在于焊缝根部的未焊接缺陷。通过设置不同的刀具下压量，当搅拌头转速为1600 r/min，进给速度为150 mm/min，下压量为0.1 mm时，双面焊接能将焊接接头的抗拉强度提高约10%，焊接接头的伸长率提高10%。双面搅拌摩擦焊接中前进侧的材料流动明显，焊接接头的断裂形式为塑性断裂。在双面焊接中，由于坯料受到了二次搅拌和加热，焊接区的材料软化加剧。相较于单面焊接，双面焊接接头处的显微硬度进一步降低。

开发具有高强和高导电、导热特性的铝合金，是实现铝合金材料在电气电子、散热工业应用的关键。针对这些需求，系统研究Al-Mg-Si-Fe合金中加入微量Eu对真空压铸制品组织和性能的影响。研究结果表明：添加0.05%~0.25%（质量分数，下同）Eu的合金变质效果呈先增强后减弱的变化规律，其中加入量为 0.15%合金时晶粒明显被细化，脆性（FeSiAl）共晶相和长板状共晶Si的析出被抑制，同时减少Mg在铝基体中固溶度，降低合金的晶格畸变，导致合金的力学性能、导电和导热性能同时获得改善。Al-Mg-Si-Fe-0.15Eu合金的导热系数为68.50 mm²/s，导电率为51.4%ICAS，抗拉强度为148 MPa，伸长率达到16.20%。与原始Al-Mg-Si-Fe铸态合金相比，导热系数增加12.50 mm²/s，导电率提高了1.4% ICAS，抗拉强度提高了20 MPa，伸长率增加了5.4%，合金拉伸断口形貌从准解理断裂变为韧性断裂特征。

采用混合熔盐法制备xTiB₂/Al-5Cu-0.85Mn-0.35Mg-0.5Ag（x=0%，1%，3%，5%，质量分数，下同）复合材料，并进行单级时效和断续时效处理，研究不同热处理工艺对材料微观组织和力学性能的影响。结果表明：随着TiB₂含量的增加，复合材料的硬度和强度均呈持续增加趋势，但伸长率逐渐下降。当 TiB₂ 含量为 3%时，单级时效处理（175 ℃/3 h）后，复合材料的屈服强度、抗拉强度、弹性模量和伸长率分别为465.1，496.8 MPa，78.9 GPa和4.8%，采用175 ℃/1.5 h+150 ℃/13.5 h 断续时效处理后，复合材料的屈服强度、抗拉强度和弹性模量分别提高至479.3，507.2 MPa 和 79.1 GPa，比单级时效处理分别提高了5.9%，2.1%和0.25%，伸长率下降至4.1%。二次时效温度显著影响时效沉淀相的析出序列，是材料性能得以大幅提高的主要原因，当二次时效温度为 100 ℃ 时，θ'-Al₂Cu 相为主要时效强化相，二次时效温度为150 ℃时，Ω-Al₂Cu相成为主要的时效强化相。

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。

在一定固溶时间下，固溶温度决定淬火后基体的过饱和度和再结晶程度，是影响材料时效后性能的重要因素。通过对2050铝锂合金挤压棒材进行不同温度（450~570 ℃）下保温2 h的固溶热处理和170 ℃/40 h的人工时效处理，结合多种性能检测和微观组织观察进行表征分析，研究固溶温度对2050铝锂合金挤压棒材组织和性能的影响。结果表明：随固溶温度逐渐升高，残余相不断回溶，固溶温度为525 ℃时残余相主要为含Fe相，升至550 ℃时棒材发生轻微过烧，达到570 ℃时棒材严重过烧；固溶温度为500 ℃时棒材发生局部再结晶，570 ℃时棒材完全再结晶。450~550 ℃固溶的2050铝锂合金挤压棒材经170 ℃/40 h的人工时效后，随固溶温度的升高θ′相和T₁相数量增加，且强度呈先快速增加后缓慢线性增加的趋势，550 ℃固溶的棒材屈服强度和抗拉强度最高，分别为505 MPa和567 MPa；伸长率随着固溶温度的升高先快速下降后保持稳定，由固溶温度为450 ℃时的13.4 %降低至500~550 ℃时的10.7%~10.4%。

采用电导率测试和拉伸实验，结合 OM和 SEM 形貌观察，研究不同固溶对6451铝合金板材微观组织和力学性能的影响规律。结果表明：固溶温度为560 ℃时，板材在固溶处理3 s时已发生再结晶；固溶时间延长至5 s，Mg₂Si粒子少量回溶；时间延长至7 s，完全再结晶后形成等轴晶组织，Mg₂Si粒子大量回溶，板材强度迅速增大。随着固溶时间的进一步延长，T4P态板材强度的增速明显减缓，烤漆后的屈服强度增量基本不变；30 s固溶处理后，晶粒尺寸没有明显变化；固溶时间增加至60 s时，Mg₂Si粒子完全回溶，T4P态板材的屈服强度和抗拉强度分别提升至125 MPa和247 MPa，伸长率达30%。根据研究结果建立基于经典扩散理论的T4P态板材屈服强度与固溶量之间的函数关系模型。

采用Ca和TiH₂分别作为增黏剂和发泡剂，通过熔体发泡法成功制备了孔隙率（72±0.5）%的闭孔泡沫Al-0.16Sc，Al-0.21Sc和Al-0.16Sc-0.17Zr合金。研究了经等时时效处理后的泡沫合金微观组织和抗压强度。结果表明，在200~600 ℃之间的等时时效过程中，由于Al₃Sc/Al₃（Sc_{1- x} Ti _x ）的沉淀强化，泡沫Al-0.16Sc和Al-0.21Sc合金在325 ℃下达到峰值屈服强度（分别为21.4 MPa和26.8 MPa）。与泡沫Al-Sc不同，泡沫Al-0.16Sc-0.17Zr合金在325 ℃和400 ℃下的屈服强度分别达到23.7 MPa和24.7 MPa，相比铸态合金屈服强度分别提升100.8%和109%。添加Zr可以显著提高泡沫Al-Sc合金的强度，还可有效抑制Al₃Sc/Al₃（Sc_{1- x} Ti _x ）相粗化。

采用微连接搅拌摩擦焊技术焊接厚度为0.5 mm的6061-T6超薄铝合金，研究了3种不同轴肩形貌的搅拌头对6061-T6薄壁结构对接接头成形品质、微观组织、力学性能、焊接热循环及力的过程的影响差异，并逐一分析3种焊缝横截面塑性金属的流动特性。结果表明：焊缝表面成形效果受焊接热输入量的影响显著。3种轴肩形貌各异的搅拌头所形成接头横截面硬度分布趋势基本呈“W”形。无针的三渐开线导流槽轴肩焊接接头焊核区中心处最高硬度值及热机影响区最低硬度值均为三者中最高。三渐开线导流槽带针轴肩所形成接头力学性能表现突出，其拉伸强度、屈服强度和断后伸长率均高于其余两者，拉伸断口主要呈韧性断裂。热循环及力的过程参数能够精准反映焊接状态的变化趋势。维持焊缝金属软化所需热量来源于轴肩与工件的摩擦生热以及工件受轴肩轴向力和前进力所做之功。轴向力、前进力会随金属软化程度不同而波动，这种波动对塑性金属的迁移实现动态调节。轴肩表面对焊缝上部作用较强，驱动了前进侧与后退侧塑性金属迁移；搅拌头针部促进了塑性金属与垫板的作用，为焊缝金属上下部分流动提供了驱动力。实现最佳产热潜能是搅拌针与渐开线沟槽的综合结果，二者协同更易形成成形良好的焊缝。

利用超音速火焰喷涂技术（HVOF）在镁合金表面沉积四种不同厚度的316不锈钢涂层（SSC2，SSC4，SSC7，SSC10），研究涂层的微观结构、沉积特性、残余应力和浸泡腐蚀特性。结果表明：因镁合金较低的熔点和硬度，喷涂颗粒易侵入基体并使其表面熔化，造成粒子的逃逸或飞溅，沉积效率较低；沉积较薄涂层（SSC2和SSC4）后，沉积颗粒逃逸或飞溅行为显著减少，沉积效率增加；沉积厚度增加至SSC7及以上时，沉积表面温度升高，粒子飞溅逐渐增多，涂层表面孔隙率和氧化物增加。随涂层厚度的增加，涂层残余压应力减小，应力分布均匀性提高，涂层中穿透性孔隙大幅降低并接近于零。SSC2和SSC4涂层内部存在穿透性孔隙，有效防护时间极短；厚涂层（SSC7级以上）在3.5%（质量分数）NaCl溶液中浸泡720 h后仍具防护作用。

以0.27%（体积分数）TiC颗粒增强的TiC_p/Al-5Cu-1.9Mg-0.9Mn复合材料为基体，研究不同Sm元素含量对复合材料组织与力学性能的影响规律。结果表明：Sm元素的加入明显细化了枝晶组织，促进了固溶处理过程中第二相的溶解，使得时效态组织中T-Al₂₀Cu₂Mn₃和S'-Al₂CuMg析出相的数量密度增加，当Sm元素含量较高时（0.3%，质量分数，下同），组织中将出现块状难溶稀土化合物。随着Sm的加入，复合材料室温和250 ℃下的屈服强度逐渐增加，但会引起塑性降低，当Sm元素添加量为0.3%时，室温屈服强度从246 MPa提高到310 MPa，250 ℃屈服强度从191 MPa提高到220 MPa。分析认为，强度提高源于Sm引起的组织细化和析出相数量密度增加，而塑性下降是由于粗大块状难溶稀土化合物割裂了基体，导致裂纹源容易产生。

为探究微量Zr合金化对6082铝合金热变形组织及其后续热处理过程中再结晶的影响，对比研究6082铝合金和含Zr的6082铝合金在不同应变速率（0.01，1 s^-1）下的热变形行为及微取向演变，分析热处理前后晶粒组织的演变过程，进一步讨论添加Zr对6082铝合金的热变形亚晶组织和再结晶组织的调控作用。结果表明：添加Zr使6082铝合金在热变形过程中的再结晶以不连续动态再结晶为主，同时也发生了粒子激发形核（particle stimulated nucleation，PSN）机制产生的再结晶，在热变形过程中，Zr还起到了抑制再结晶的作用。微量Zr合金化后亚晶尺寸减小、位错密度增加，再结晶水平降低，且应变速率越高的试样再结晶水平越低，Zr的加入促进了6082铝合金在热变形过程中不连续动态再结晶的产生。

纯镁具有密度低、减震性能好、生物相容性好等优点，但是强度低。合金化是调控纯镁组织和性能的重要方法。Sn具有熔点低、与Mg的共晶温度高、在Mg中的固溶度大、化学性质稳定和产量大等特点，适合作为合金化元素。本文综述了合金化元素Sn对镁合金组织与性能的影响，由于Sn元素在固/液界面前沿富集、固溶后降低镁基体锥面与基面位错滑移临界分切应力的比值、固溶后提高基体电位、形成Mg₂Sn析出相后阻碍位错和晶界运动、与镁基体构成腐蚀原电池等，可产生晶粒细化、时效硬化和强化、提高塑性、调控腐蚀速率、提高放电效率和放电电位等作用。目前制约Mg-Sn基合金发展的主要问题是时效缓慢、硬度和强度低。未来应发展快速显著时效强化的Mg-Sn基合金、含Sn的高塑性变形镁合金和含Sn的结构-功能镁合金。

采用旋转摩擦挤压 （rotational friction extrusion，RFE）工艺对不同时效态6061铝合金进行加工，研究RFE对不同时效态6061铝合金显微组织和力学性能的影响。结果表明：RFE能够破碎6061铝合金中的难熔AlFeMnSi相，导致合金中的AlFeMnSi相细小且分布均匀。预析出粗大Mg₂Si相在RFE加工过程中摩擦热和变形作用下，回溶后重新析出，致使预析出粗大Mg₂Si相对材料动态再结晶中的粒子激发形核（particle stimulated nucleation，PSN）机制无影响，RFE加工后的晶粒尺寸变化较小。RFE使淬火态6061铝合金强度下降，但长时间时效态6061铝合金经RFE加工后强度得到提升。然而，RFE加工的材料内部存在孔洞，合金断后伸长率降低。

采用等温热压缩实验和电子背散射衍射分析技术，研究了Al-11.1Zn-2.3Mg-2.0Cu-0.05Sc合金在应变速率10^-3 s^-1，变形温度653~733 K条件下的热流变及动态再结晶行为，建立动态再结晶临界应力、临界应变、相对含量、晶粒平均尺寸的拟合方程。结果表明：相关特征参数的拟合方程可以较好地描述含钪铝合金在实验条件范围内的动态再结晶行为。变形温度的升高会增加晶粒内部的取向差，减弱晶粒沿法向的择优取向，有助于动态再结晶的发生。动态回复是含钪铝合金的主要软化机制。随着温度的变化，铝合金微观组织存在不连续动态、连续动态及几何动态三种再结晶机制。

高强铝合金因具有高强度、低密度、优异的延展性和抗腐蚀性，成为了航空航天和汽车应用零件最常用的金属材料之一。电弧增材制造技术具有快速原位成形制造复杂结构零部件的能力，非常适用于中型或大型高强铝合金铝部件的制造。本文综合分析了高强铝合金电弧增材制造工艺和设备研发现状、高强铝合金电弧增材的固有属性和缺陷以及主要的性能优化手段，讨论了组织和性能的固有特征和复合增材制造技术对组织和性能的影响。针对电弧增材制造高强铝合金不可忽略的本质冶金缺陷、特征性能需求和多种优化工艺的优劣等问题，提出了电弧增材制造高强铝合金综合评价体系、成分设计和丝材开发、专用热处理制度和复合增材制造技术的协同性等发展方向，以期为电弧增材制造高强铝合金的性能提升和应用推广提供重要参考。

由于7075铝合金主要组成元素的沸点较低、熔体的表面张力梯度较大，加之定向能量沉积（DED）工艺中常用的圆形高斯分布（CG）激光束斑能量分布的不均匀性，导致7075铝合金DED试样的成形质量普遍不佳，这极大限制了7075铝合金DED的进一步应用。通过激光光场模式调控，可以有效改变熔池的温度场、流场及其相应的凝固条件，从而提升激光增材制造试件的成形质量和微观组织的主动控制能力。采用离轴抛物积分镜将CG光场模式匀化为圆形平顶分布（CF）光场模式，并进一步将CF光场模式倾斜以获得横向椭圆平顶分布（TE）光场模式。利用这三种不同的光场模式激光分别制备了7075铝合金DED的单道熔覆、单壁墙及块体试样。结合数值模拟，揭示光场模式对成形质量及凝固组织的影响规律及其内在机理。模拟结果显示，将激光束斑从传统的CG光场模式调制为CF与TE光场模式后，激光在熔覆层表面的热通量均匀性得到显著改善，进而减小了熔体温度梯度，提高了凝固速率。与CG光场模式相比，成形质量方面，CF与TE光场模式下单壁墙和块体试样的表面成形质量得到显著提升，其中单壁墙的宽度变化大幅降低，块体试样水平方向的尺寸精度提高，此外块体试样的致密度分别从95.8%提升至97.2%与97.7%；凝固组织方面，织构得到显著弱化，并且晶粒尺寸减小约50%，同时晶粒内纳米析出相η相的数量也有所增加。

电弧增材制造是一种以金属丝材为填充材料，以电弧作为热源的新型制造技术，易于制造大型复杂零件。通过往复单向路径实验，发现单向路径制造的斜壁有更好的形貌，飞溅少且表面光滑，并在有限元软件中建立了往复、单向制造路径仿真模型并求解，仿真得到单向路径沉积温度267.4 ℃，沉积热应力357.4 MPa，往复路径沉积温度307.0 ℃，沉积热应力420.4 MPa，发现单向路径的热积累和热应力更低；以单向制造路径，采用电弧增材制造技术制备AM11，AM12，AM21三种不同斜率的斜壁样件，研究其组织和力学性能。结果表明：AM11，AM12，AM21的晶粒尺寸分别为35，39，42 μm；AM21薄壁晶粒中析出相β-Mg₁₇Al₁₂比另外两种样品多且分布均匀、拉伸断口的韧窝更大且更多；AM21与AM11显微硬度在81.5HV左右，均高于AM12的73.1HV；且AM21的斜壁样件的水平、竖直方向抗拉强度为255.7，224.4 MPa，屈服强度为103.8，96.0 MPa，伸长率达到13.1%，8.2%，抗拉强度与伸长率均大于AM11和AM12，但屈服强度接近。AM21斜率薄壁具有更好的强度和塑性，验证了镁合金电弧增材制造的斜壁越接近垂直，其强度、塑性等力学性能越好。

针对传统粉末冶金工艺制备成本高、制备效率低等问题, 采用冷等静压结合无压烧结及热挤压工艺制备15%（体积分数, 下同）SiC/2009Al复合材料。研究不同烧结温度（600, 620, 640 ℃）对15%SiC/2009Al复合材料微观组织及力学性能的影响。结果表明：在600 ℃下烧结, SiC与基体间的结合差, 微观下可观察到较多的大尺寸孔隙, 材料的致密度低, 力学性能差；在640 ℃高温下烧结, 坯锭产生大量液相, 并溢出到坯锭表面, 造成心部合金元素下降, 此外, 640 ℃会引发强烈的界面反应, 生成较多大尺寸脆性相, 成为材料断裂过程中的裂纹源, 导致材料性能下降；620 ℃为最佳烧结温度, 产生较多的液相能填充坯锭中的部分孔隙, 进而提高材料致密度以及界面结合强度, 复合材料的强度和塑性均取得最佳值, 抗拉强度与屈服强度分别达到505, 345 MPa, 伸长率达到7.2%。

为了研究时效强化对稀土镁合金磨损机理和摩擦变形行为的影响, 采用挤压工艺制备GW83（Mg-8Gd-3Y-0.5Zr, 质量分数/%）稀土镁合金。利用电子万能试验机测试合金的室温力学性能, 利用光学显微镜（optical microscope, OM）、扫描电子显微镜（scanning electron microscope, SEM）、透射电子显微镜（transmission electron microscope, TEM）观察分析合金的组织, 利用球-盘式干滑动摩擦磨损试验机测试分析合金的耐磨性能。结果表明：经过T5峰时效处理后, 析出了大量透镜状β′相, 硬度和抗拉强度分别为124.1HV和420.31 MPa, 相比在挤压态（O态）时有明显的增加。在实验载荷范围内, 随着载荷的增加, 合金的摩擦因数逐渐降低, 磨损率逐渐增加。T5处理可显著降低GW83镁合金的磨损体积, 提高耐磨性能。耐磨性能的提升与磨损机制及摩擦变形程度的改变有关。在5~10 N时, 两种样品的主要磨损机制均为磨粒磨损、氧化磨损与黏着磨损。当载荷增加至20 N, O态样品的主要磨损机制转变为剥层磨损, 而T5态样品直至80 N才出现轻微剥层磨损机制。T5处理显著减小了由摩擦引起的表层金属变形程度和变形层厚度, 减少了摩擦裂纹的产生。

对AZ91D镁合金表面三种不同超疏水涂层（MZS-1, MZS-2和ZnO@ZIF-8）在5%（质量分数）NaCl溶液中的耐蚀性能进行研究。采用场发射扫描电子显微镜、静态接触角测试仪、电化学工作站和盐水喷雾试验机分别对超疏水复合涂层进行微观形貌、润湿性、耐蚀性能等进行测试与表征。结果表明：经过盐雾处理后, 三种超疏水涂层均在192 h后出现腐蚀, 其中MZS-1超疏水涂层的腐蚀最为严重, MZS-2超疏水涂层240 h后表面出现点蚀, 同时经过盐雾处理后仍能维持较高的接触角, 故MZS-2复合涂层耐蚀性能最好。极化曲线测试发现, 在盐雾处理240 h后, 三种超疏水涂层的腐蚀电流密度仍比金属基体降低1个数量级, 表现出优异的耐蚀性能。所制备的超疏水涂层可以有效增加金属材料的耐蚀性, 由于超疏水涂层的拒水性, 有效阻挡腐蚀离子的渗透, 给基体提供长期的防护作用。

采用半固态搅拌铸造法制备出SiC_p/2024Al复合材料, 并通过热挤压和多向锻造（MDF）的多步变形调控SiC_p的分布, 研究SiC_p分布对SiC_p/2024Al复合材料组织和性能的影响。研究结果表明：热挤压变形促使SiC_p沿挤压方向（ED）排布；而经过多向锻, SiC_p分布得到显著改善, 由定向排布转变为均匀分布。经过1MDF后, 沿ED定向排布的SiC_p向无序分布转变, 同时材料的力学性能急剧下降。3MDF后SiC_p分布均匀性提高, 材料的力学性能大幅提高。随着锻造道次增加至6道次, 虽然SiC_p分布均匀性进一步提高, 但伴随着部分SiC_p发生破碎, 材料的力学性能下降。其中, 当锻造次数为3时, 复合材料的力学性能最优, 其屈服强度、极限抗拉强度和伸长率分别为264, 387 MPa和7%。与定向分布的复合材料相比, 均匀分布的SiC_p可有效缓解局部应力集中, 合金基体能存储更多的位错。此外, 当SiC_p分布均匀性提高时, 也伴随着Al₂Cu相的细化。弥散分布的Al₂Cu相阻碍了位错的滑移, 导致均匀分布的复合材料具有更高的加工硬化率和内应力。为了研究SiC_p分布对复合材料加工软化行为的影响, 对复合材料进行循环应力松弛实验。在应力循环过程中, 由于均匀分布的SiC_p和弥散分布的Al₂Cu相, 导致均匀分布SiC_p/2024Al复合材料的抗应力松弛性能更好。

为了对2319铝合金电弧增材制造构件各项指标做出定量化分析, 拟合出不同工艺参数、试样孔隙率与抗拉强度值之间的空间曲面表达式, 构建电弧增材制造“工艺-组织-性能”对应法则。基于广义模糊合成运算法则, 建立工艺参数、组织缺陷和力学性能之间的归一化模糊评定模型, 获取2319铝合金电弧增材制造最优工艺参数。结果表明：随着送丝速度增加, 孔隙率基本呈上升趋势；随着扫描速度的降低, 孔隙率基本呈下降的趋势。当扫描速度为0.035 m/s时, 孔隙率与抗拉强度的关联性最低, 拟合曲线的决定系数（coefficient of determination, COD）仅为0.6。当送丝速度为5.0 m/min且扫描速度为0.025 m/s时, 专家综合评分值最高, 说明该工艺参数组合最优。

采用MIG焊使用ER5356焊丝进行3 mm厚7075铝合金对接焊, 焊后接头进行T6热处理。通过光学显微镜、X射线衍射仪、扫描电镜与能谱仪结合室温拉伸、显微硬度与电化学腐蚀分析接头组织、力学性能与耐蚀性。结果表明：焊接时熔池流动将母材熔化部位的Zn, Cu等合金元素带入焊缝, 析出MgZn₂与AlCuMg相, 成为焊缝进行热处理强化的基础；热处理后, 大部分析出相溶入基体形成固溶+时效强化, 接头抗拉强度提升20%, 焊缝硬度提升18.4%, 耐蚀性提高。但由于从母材流入焊缝的合金元素含量有限, 焊丝与母材力学性能的差异与热影响区软化现象无法消除。

为了降低反应能耗, 利用螯合剂辅助法, 通过在硝酸铝(Al(NO₃)₃)溶液内分别添加乙二胺四乙酸四钠(EDTA-4Na)、柠檬酸钠(SC)和酒石酸钾钠(PST)三种螯合剂制备转化液, 然后将镁合金样品直接浸泡在三种转化液中, 于60 ℃, pH值为12.0下反应9 h, 即可在镁合金表面制得不同螯合剂掺杂的Mg-Al层状双氢氧化物(layered double hydroxides, LDHs)膜。通过SEM, XRD, FT-IR等分析各LDHs膜的微观形貌、物相组成和耐蚀性。结果表明：螯合剂辅助法可以在常压、60 ℃环境下于镁合金表面成功制得具有典型层状结构的LDHs膜；并且所得的三种Mg-Al LDHs膜均能有效提高镁合金的耐蚀性。然后通过对比研究三种不同LDHs膜层的结构性能发现：添加PST制备得到的Mg-Al-PST LDHs膜致密度最高、厚度最大, 可达1.4 μm。三种膜层对镁合金耐蚀性的提高效果依次为：Mg-Al-PST LDHs > Mg-Al-SC LDHs > Mg-Al-EDTA LDHs；其中覆盖Mg-Al-PST LDHs膜的镁合金相比空白镁合金, 其腐蚀电流密度下降约两个数量级, 腐蚀总电阻上升约一个数量级。基于对所得LDHs膜的结构、性能分析可知螯合剂辅助法可在较低能耗条件下, 在镁合金表面原位制备耐蚀性较好的Mg-Al LDHs膜的原因可能是：螯合剂中的羧基可加速Al³⁺在镁基底的沉积, 并促进Al³⁺对Mg(OH)₂中部分Mg²⁺的取代而形成LDHs。

电弧增材制造由于其高沉积速率、高材料利用率、低成本以及具有制造大尺寸构件的能力而得到研究人员的广泛关注, 有望广泛应用于镁合金的快速成形。本文概述了电弧增材制造用镁合金丝材的种类及其对丝材的要求, 总结了现今适合于镁合金电弧增材制造用丝材的制备方法, 重点论述了镁合金电弧增材制造工艺的制备技术、基本原理、微观组织及力学性能, 讨论了不同电弧增材制造工艺制备不同镁合金的影响因素, 分析了镁合金电弧增材制造目前可用丝材种类少以及增材制造构件形性尚不可控等问题, 并且在优化电弧增材制造镁合金构件性能和推进应用方面进行了展望。

激光定向能量沉积增材修复技术具有时间短、效率高、成本低、力学性能好等优点, 具有很大的发展潜力。采用Al-7.5Mg-0.3Sc-0.28Zr作为修复材料对轨道交通用5083-H112铝合金进行激光修复实验, 得到了致密、无缺陷的修复试样, 并对其组织和性能进行研究, 探讨了激光修复铝合金的可行性。结果表明, 熔合线附近过渡区可划分为修复区、部分熔化区、热影响区和母材。修复区为完全等轴晶, 由平均晶粒尺寸为4.95 μm的细晶带和18.34 μm的粗晶区组成。从修复区到部分熔化区再到热影响区的过渡区域, Al元素含量逐渐升高, Mg元素含量逐渐下降, 硬度逐渐下降, 修复后母材未被软化。由于激光增材制造技术的快速凝固, 在熔合线附近的细晶带有较大的应力集中, 由于较小的热输入在部分熔化区、热影响区的残余应力较小。修复试样的屈服强度为（152±2）MPa, 为母材的89.4%；抗拉强度为（305±5）MPa, 为母材抗拉强度的100%；伸长率为（15.5±0.5）%, 为母材的85.2%；断裂发生在强度较弱的母材。高性能的激光修复铝合金是可实现的, 具有广泛的应用前景。

以FeCoNiCrMn高熵合金为中间层，获得高质量的AZ31B/不锈钢电阻点焊接头。分析过渡区与两侧母材的反应扩散行为，检测接头性能并优化焊接工艺。结果表明：包含FeCoNiCrMn颗粒的过渡区成功连接镁、钢两母材。镁合金侧界面主要是颗粒周围反应生成的Fe₄Al₁₃金属间化合物；而不锈钢侧边界主要由（Fe，Ni）固溶体和Fe₄Al₁₃金属间化合物两部分组成。拉剪载荷F随焊接电流I和焊接压力P的增加，焊接时间t的延长，呈现出先升高后降低的趋势，在18.2~22.5 kA，15~35周波，2.0~10.6 kN的实验工艺范围内，添加高熵合金镁/钢点焊接头拉剪载荷在3.2 kN以上，最大拉剪载荷为5.605 kN，相比未添加高熵合金镁/钢点焊接头拉剪载荷提高了397%。高熵合金过渡层形成了大量（Fe，Ni）固溶体，减少Fe₄Al₁₃脆性金属间化合物的生成，有效提高了接头的力学性能。

借助模拟铸轧区流场, 并采用SEM、EPMA、DSC、电导率和常温拉伸性能测试手段, 详细研究了不同工艺参数对下注式双辊铸轧2624铝合金偏析行为和性能的影响, 分析了铸轧过程中偏析的产生机理。结果表明: 下注式双辊铸轧的2624铝合金边部出现大尺寸带状偏析, 溶质元素呈现宏观反偏析现象; 浇注温度和铸轧速率的降低可以增强涡流的峰值速率, 减弱宏观偏析程度; 冷却速率的增强可以减弱微观偏析程度, 降低电导率; 此外, 铸轧板的屈服强度、抗拉强度和伸长率随着浇注温度和铸轧速率的降低逐渐增高, 合金的力学性能得到改善。

采用粉末冶金法制备6061铝合金, 利用光学显微镜、扫描电镜、透射电镜及硬度测试、拉伸测试等方法, 研究了球磨时间和挤压态合金固溶时效处理对材料微观组织和力学性能的影响。结果表明: 随着球磨时间的延长, 粉末形貌由球形逐渐变为扁平片状, 并且粉末粒径逐渐增大。球磨2 h时, 烧结态合金具有较好的致密度和综合力学性能, 但较长的球磨时间将导致材料致密度和力学性能降低。烧结态合金经过热挤压后较优的固溶时效工艺为530 ℃×1 h+180 ℃×8 h, 此时合金中析出弥散分布且细小的β″相, 合金具有较高的强度(442 MPa)和硬度(125HV)以及合适的伸长率。其优良的力学性能主要是由弥散强化、细晶强化、固溶强化共同作用的结果。