以5种不同固溶冷却速率制备的新型变形GH4096高温合金作为研究对象，基于高通量场发射扫描电镜(SEM)的高速采集和原位可视化的优点，研究合金中的一次、二次和三次γ'相定量表征分析方法。研究过程包括，利用MIPAR软件建立了分割和识别流程，实现合金中一次、二次和三次γ'相的准确识别。通过57000倍和3000倍SEM像中一次γ'相面积分数比值、二次和三次γ'相数量比值、二次和三次γ'相面积分数等随图像张数的变化，得到了能获取γ'相定量统计数据的最小视场：13 × 13张2048 × 2048像素尺寸的57000倍图像的表征区域。通过建立方法获取到γ'相定量数据，且数据趋势与标准化的小角X射线散射(SAXS)法结果一致。结合冷却速率的快慢对本方法获取的γ'相定量数据以及图像形貌进行讨论，实验结果与经典的形核和长大机制及Ostwald Ripening机制的理论结果相符。不同冷却速率样品的400℃拉伸强度不同，但与γ'相定量结果存在相关性：强度高的样品，冷速相对较快，二次γ'相数量较多，γ'相面积分数总和也较高。本工作得到的GH4096高温合金的γ'相定量统计结果对于探讨GH4096高温合金的工艺优化和性能预测具有参考意义。

以镍基变形高温合金GH4096为研究对象，进行了不同组织状态下的热压缩实验，分析了该合金热变形流变行为特点，并采用OM、SEM、EBSD和TEM等手段研究了热压缩过程中初始晶粒尺寸(晶界面积和数量)和强化相对动态再结晶行为及组织演变的影响。结果表明：在1050~1120℃温度范围内，随着初始晶粒尺寸的减小，峰值流变应力降低，动态再结晶分数增加，实现完全动态再结晶所需热变形温度降低，发生动态再结晶的临界应变降低；在亚固溶温度下热变形时，动态再结晶晶粒尺寸与初始晶粒尺寸和变形量没有相关性；计算了与初始晶粒尺寸相关的热变形激活能，并建立了与热变形前的初始晶粒尺寸相关的热变形本构方程；研究了铸态组织中强化相γ'相形态对热变形行为的影响，在亚固溶温度下热变形时，随着强化相γ'相尺寸的增加，可一定程度降低热变形峰值流变应力，降低动态再结晶的临界应变，提高动态再结晶分数。分析讨论了GH4096合金不同组织状态下的主导动态软化机制。

在0.6%和0.8%应变幅下，对镍基高温合金GH4169开展了温度循环为350~650℃的同相位(IP)和反相位(OP)热机械疲劳(TMF)实验。分析了TMF迟滞回线、循环应力响应行为、疲劳裂纹萌生和扩展行为以及疲劳寿命。实验结果表明，TMF应力-应变曲线呈现拉压不对称状态，高温半周有明显循环软化现象，相同应变幅状态下TMF寿命比峰值温度下的等温低周疲劳(LCF)寿命更短，且应变幅增大导致循环变形增大并降低疲劳寿命。结合断口分析发现，IP TMF裂纹表现为沿晶断裂，而OP TMF裂纹表现为穿晶断裂。最后使用Chaboche黏塑性模型模拟了TMF循环变形行为，模拟与实验结果较为吻合，能够反映TMF基本特征。

通过失重分析、腐蚀形貌观察、腐蚀产物分析和电化学测试等方法，对油库常用金属材料低碳钢Q235、管线钢L415和压力容器钢16MnNi暴露在湛江实际真实大气环境中180 d的初期腐蚀行为进行研究。结果表明，大气中的Cl^-、SO₂和紫外辐照的协同作用加剧了油库常用材料的腐蚀。锈层成分显著影响钢材的腐蚀过程，在此环境下，3种材料服役相同时间时，发生的腐蚀差异主要是由于腐蚀产物的种类和含量造成的。由于低碳钢Q235锈层中含有较多的β-FeOOH、γ-FeOOH和Fe₃O₄，导致其较高的腐蚀速率。

利用电化学和失重测量、形貌表征以及计算流体力学仿真研究了EH36碳钢材料在含有不同粒径沙砾3.5%NaCl溶液中的低流速冲刷腐蚀行为。仿真结果表明，2 m/s较低流速下沙砾粒径的增大(100~850 μm)仍然能够提升沙砾的冲击能量。电化学和失重测量结果表明，腐蚀是低流速下导致EH36钢在含沙盐溶液中发生材料损伤的最主要因素。同时，腐蚀也是引起严重磨损发生的前提条件。随着沙砾粒径的增大，碳钢的冲刷腐蚀形貌从典型的“沿流体迹线腐蚀”转变为点蚀，表明沙砾冲击能量的增加引起点蚀萌发，进而加剧局部腐蚀。对比纯腐蚀、纯磨损和冲刷腐蚀的实验结果发现，沙砾粒径的增大导致腐蚀与磨损的协同作用效果增强。沙砾的冲击能量、局部阳极溶解和阳极液的转移共同决定了低流速下冲刷腐蚀的发展过程。

通过动电位极化曲线、电化学阻抗谱(EIS)测试和X射线光电子能谱(XPS)分析等研究了Cr添加对Fe-25Mn-xCr-0.3C (x = 0、3、6、9、12，质量分数，%)孪生诱发塑性(TWIP)钢腐蚀行为的影响。结果表明，TWIP钢基体中Cr含量增加导致腐蚀电位显著增加和腐蚀电流密度明显降低。耐腐蚀性能改善还通过Nyquist图中电荷转移电阻随着Cr含量的增加而增加得到证实。XPS结果表明，准钝化膜由FeO、Fe₂O₃、FeOOH、MnO、MnO₂、Cr₂O₃和Cr(OH)₃等组成，并且随着Cr含量增加，Cr氧化物在最外层氧化物中逐渐富集，同时Fe氧化物和Mn氧化物逐渐减少。正是这种保护性Cr氧化膜提高了TWIP钢的耐腐蚀性能。

利用带蒸汽发生器的同步热分析仪对Fe22Cr5Al3Mo-xY (x = 0、0.15，质量分数，%)合金分别进行1000和1200℃下恒温2 h的高温蒸汽氧化实验。采用XRD、FIB、EDS和TEM观察分析氧化前后样品的显微组织、晶体结构和成分。结果表明，添加0.15%Y使FeCrAl合金在1000℃下的氧化增重速率增大，但可降低FeCrAl合金在1200℃下的氧化增重速率，同时还可以抑制氧化膜表面脊状形貌的形成，并提高了合金氧化膜的厚度均匀性以及界面平整度；2种合金在1000和1200℃的高温蒸汽下恒温2 h后形成的氧化物膜均为α-Al₂O₃，在Al₂O₃膜中平行于氧化膜/基体(O/M)界面的Fe、Cr富集区为hcp-(Cr, Fe)₂O₃；Fe22Cr5Al3Mo-0.15Y合金在1200℃下恒温2 h后氧化膜中朝向基体一侧生长的富Y氧化物中存在AlYO₃、Y₂O₃和Fe(Cr, Al)₂O₄尖晶石氧化物。从Y影响氧化膜显微组织演化的角度探讨了Y对不同温度下FeCrAl合金氧化行为的影响机制。

通过干湿循环测试、SEM、TEM、XRD和电化学方法研究了一种9%Cr合金钢在含Cl^-环境中的初期腐蚀行为，探讨了复合夹杂物(Mg, Si, Al)O-MnS和富Cr的M₂₃C₆对其局部腐蚀行为的影响。结果表明，合金钢初期耐蚀性能较09CuPCrNi提高了12倍以上，在360 h的干湿循环过程中发生局部腐蚀，锈层下的蚀坑深度符合Lognormal分布，蚀坑的最大深度(D_max)与平均深度(D_ave)随时间(t)变化规律分别符合幂函数D_max = 8.4844 × t ^0.65717和D_ave = 7.3181 × t ^0.53866。合金钢锈层的致密度和α / γ^* (α-FeOOH / (γ-FeOOH + Fe₃O₄ + β-FeOOH)含量比)随腐蚀时间延长均不断增加，但高Cr的添加推迟了腐蚀进程，使得锈层未完整覆盖表面，仅提供了有限的保护能力，因而根据幂函数拟合失重数据得到的指数大于1。复合夹杂物(Mg, Si, Al)O-MnS通过MnS或单一MgO区域的局部优先溶解导致亚稳态点蚀，但其在2%NaCl溶液中浸泡300 min并未诱发周围基体溶解，而富Cr的M₂₃C₆析出导致基体的Cr消耗是优先诱发局部腐蚀的主要原因。

采用电化学方法研究了H⁺、F^-及其2者协同作用加速TC4钛合金腐蚀的机制，以及添加Fe³⁺后TC4钛合金腐蚀的缓蚀机理。结果表明，H⁺对TC4钛合金表面钝化膜的破坏作用较小，而F^-对钝化膜破坏作用极大，尤其当F^-和H⁺共存时协同加速TC4钛合金的腐蚀，但加入一定浓度的Fe³⁺后，对TC4钛合金的腐蚀起到抑制作用，原因是Fe³⁺加速阴极还原反应，使阳极从活化-钝化区转移到钝化区，同时溶液中Fe³⁺通过络合作用消耗F^-，减弱了F^-对钝化膜的破坏作用。

经470~520℃双级固溶处理的国产Al-Zn-Mg-Cu (7A85) 合金分别在250、300、350、400和450℃施行厚度减缩量为80%的轧制变形后，立即经520℃、30 min完成再结晶退火处理。采用基于电子背散射衍射和五参数分析的晶界界面匹配表征方法对上述试样进行测试和分析发现，轧制温度对后续再结晶退火{111}/{111}近奇异晶界的形成有显著影响，表现为{111}/{111}近奇异晶界比例随轧制温度的升高呈现先上升、然后下降至一定值并保持基本恒定的变化规律；经300℃轧制及后续再结晶退火，{111}/{111}近奇异晶界比例达到极大值5.0%，是奇异晶界(共格孪晶界)比例的近10倍。对试样显微组织进行观察和分析表明，经300℃轧制，样品中形成特定变形亚结构，并且具备一定形变储能，在后续再结晶退火过程中，其组织演化以连续再结晶为主，有利于{111}/{111}近奇异晶界的形成。相反，经350℃及以上温度轧制，试样发生了不连续动态再结晶，不利于后续退火{111}/{111}近奇异晶界的形成；经250℃轧制，试样内存在较高储能，在后续退火过程中发生了不连续再结晶，也不利于{111}/{111}近奇异晶界的形成。离线原位表面侵蚀实验和高分辨透射电子显微镜观察表明，{111}/{111}近奇异晶界的腐蚀抗力显著高于一般晶界，此类晶界具有旋错结构特征，其结构有序度显著高于一般晶界。

采用电弧复合磁控溅射技术在镍基高温合金基底表面沉积了Cr-Al-C涂层，通过后续热处理获得了高纯Cr₂AlC MAX相涂层，研究了Cr₂AlC涂层在1073、1123、1173和1223 K退火2 h后的微观结构演变及其对力学性能的影响。利用XRD、SEM和EDS表征了涂层的相结构、表面/截面形貌和元素分布，利用Vickers压痕仪和纳米压痕仪分析了涂层的硬度和韧性等力学性能。结果表明，随着退火温度的升高，Cr₂AlC相逐步分解转变为Cr₂Al、Cr₇C₃和Cr₂₃C₆相，元素间扩散作用逐渐增强，但相结构演变没有导致涂层/基底界面的失配，且涂层依然能够保持较高的硬度(超过11 GPa)和弹性模量(超过280 GPa)。由于脆性CrC _x 相的形成和Al元素的扩散，高温退火后涂层的韧性有轻微下降。