液态金属结构理论及控制凝固技术研究方向
1)电脉冲改善铝铜合金宏观偏析的作用机理及其对组织性能影响的研究
    该项目得到国家自然科学基金项目(50674054)的资助，计划经费26万元。主要研究内容：采用电脉冲孕育处理技术对亚共晶铝铜合金熔体进行预处理，在不污染金属熔体的前提下，研究了铝铜合金凝固组织对脉冲外电场的响应规律，实现了对铝铜合金凝固组织的细化及宏观偏析特征的改善，并通过凝固组织与电脉冲处理参数之间的关系，建立了电脉冲改善铝铜合金宏观偏析的物理模型。同时，以二元铝铜合金电脉冲处理工艺参数为基础，配合合金化和热加工工艺优化等手段，研制了一种Al-5%Cu基三元高强铸造合金及其配套的铸造和热处理工艺。电脉冲孕育处理工艺下，Al-5%Cu合金中添加1.2%Mn时，合金的综合力学性能最好。通过物性分析、液态金属X射线衍射及计算机模拟技术研究电脉冲作用下液态合金体系的变异响应及其驱动机制，揭示了该条件下合金熔体结构转变的最优形态及能量特征。出版专著1部，发表SCI、EI检索论文16篇，授权专利3项，参加国际、国内学术会议7人次，培养博、硕士研究生10人。
2)铝硅合金熔体结构及电脉冲变质机理的研究
    该项目得到国家自然科学基金项目(51074087)的资助，资助经费38万元。主要研究内容：本课题基于团簇物理学及液态金属结构研究的新进展，以过共晶铝硅合金为研究对象，以"固体与分子经验电子理论"（EET）为理论工具，通过理论计算和实验研究相结合的方法，在价电子层次上深入探讨过共晶铝硅合金熔体的结构特征及在电脉冲作用下熔体结构中硅原子团簇的演化及其对硅相液-固相间结构遗传的影响，从而发展一种可显著细化高硅铝合金的初生硅相且环保、清洁的冶金新技术、新工艺。研究结果将为开展电脉冲处理技术的工业化应用奠定了一定的理论与实践基础，并使之具有完全、独立自主知识产权，同时也将EET的适用范围向液态金属等凝聚态领域的研究做了有益扩展和补充。已发表SCI、EI检索论文6篇，授权专利1项，拟举办国际会议1次，培养博、硕士研究生10人。
3)电脉冲处理对铝铜合金铸态结构及其耐蚀性影响研究
    该项目得到辽宁省教育厅重点实验室项目(2008S120)的资助，资助经费6万元。研究内容：本项目从晶体生长及传热学角度出发，在不同冶金阶段对铝铜二元合金进行电脉冲处理，探索该条件下铸造织构的演变规律及其控制技术；同时基于液态金属结构理论及热－电磁耦合场模拟计算，并结合合金微区织构测试及晶界分布形态分析，建立该非平衡条件下液固相变的新表征，进一步完善以提高形核率为特征的主流电脉冲机理模型。另一方面，与以往仅关注材料的力学性能思路不同，本研究以合金电化学性能为切入点，探讨合金铸造织构变化与其耐蚀性的内在联系，寻求电脉冲处理技术在制备高强耐蚀铝铜合金方面的理论基础与实用手段。已发表SCI、EI检索论文4篇，授权专利1项，参加国际、国内学术会议3人次，培养硕士研究生2名。
4)包晶反应产物侧向生长速度的研究
    本研究得到国家自然科学基金项目《钢的包晶反应动力学实验研究》(50874060)以及教育厅优秀人才工程项目《碳钢凝固时δ相生长过程的基础研究》(LR201019)的资助。针对Fe-C合金包晶反应过程中γ相沿L/δ界面侧向生长速度的实测值远远大于Bosze与Trivedi模型的计算值的问题，分析了包晶反应过程中固液界面前沿溶质浓度分布状况，得到了金属熔体中圆柱形固相生长时固液界面前沿溶质浓度分布表达式；以Jacskon提出的熔体中粗糙界面生长速度公式为基础，确定了适合计算合金包晶反应产物侧向生长速度的公式，并将其应用于Fe-C以及Fe-Ni合金的包晶反应过程，计算结果表明，Fe-C以及Fe-Ni合金的包晶反应产物侧向生长速度的计算值与Shibata和Arai在激光共聚焦扫描显微镜下观察Fe-C以及Fe-Ni合金包晶反应时所测得的γ相沿L/δ界面侧向生长速度的实验值基本吻合。
5)镁合金板坯连铸工艺与轧制性能的研究
    本项目得到教育厅高校创新团队项目《柱状晶轴向生长的镁合金板坯连铸工艺与轧制性性能的研究》(2007T078)以及汽车新材料重点实验室开放课题的资助。主要内容包括：镁合金板坯连铸装置设计与制造；镁合金板坯连铸工艺；轧制性能的实验。成功地制造出了可用于有色金属与合金板坯内晶体定向生长的实验装置。
以具有定向凝固组织的镁及镁合金铸锭为研究对象，研究了镁在定向凝固中以胞晶方式生长时，镁晶体{0001}晶面在铸锭内的取向，得到了确定铸锭内镁晶体{0001}晶面位向的方法。实验结果表明：当外力与柱状晶纵轴向垂直时拉伸曲线上没有明显的屈服现象，变形率只有4.5%，是等轴晶试样的1/2左右，说明此条件下的变性能力很差。当外力与柱状晶纵轴向平行时曲线上有明显的屈服阶段，且屈服应力也很低，上下屈服应力也十分接近，变形率达到8.5%，比等轴晶试样的变形率最高要高出2倍。镁以胞晶方式生长时，对于薄板类铸锭，镁晶体的{0001}晶面与板的宽度方向平行，对于圆柱类铸锭，镁晶体的{0001}晶面围绕铸锭纵轴线呈圆锥式分布。理论分析结果与Susums O等人及本文作者的实验结果基本吻合。