1. 金属材料组织与性能调控

以先进金属材料制备技术为主导，在基础研究方面注重金属材料成分设计、形成理论、微观结构、物理性能和力学性能的研究，在应用基础研究方面注重金属材料制备技术及其装备、加工工艺和工业性开发。

2. 新能源与催化材料

通过材料、化工等多个学科交叉融合，从理论与实践上突破太阳能、氢能、生物质能等新能源吸收、转化、储存、传输及服役过程中的材料与器件技术瓶颈，推进动力电池、氢能、储氢、生物质能转换、太阳能电池和电动汽车等新能源技术的快速发展和应用。

3. 金属凝固控制技术

围绕钢铁、轻合金、超纯金属、梯度复合材料，以金属凝固理论为基础，结合中试试验和虚拟建模仿真，开发新材料、新技术和新工艺，探索其中的科学问题，实现材料成型质量控制核心技术的突破。