（1）《Micromechanism of cleavage fracture of metals》专著：

《Micromechanism of cleavage fracture of metals》（《金属解理断裂微观机理》）于2014年10月由国际著名的美国ELSEVIER出版社出版，作者为公司陈剑虹教授、曹睿教授。该书是世界上首部专注于金属解理断裂微观机理研究的学术著作，是中国学者在此领域所展现的学术研究水平的一个标志。

《金属解理断裂微观机理》综合了陈剑虹教授30多年的研究工作、70余篇国际论文的研究成果，是一部原创型的科学专著，也是世界上首部专注于金属解理断裂微观机理研究的学术著作。本书系统描述了解理断裂的微观过程、临界事件、断裂准则，阐述了组织和韧性的关系，特别是焊缝和热影响区晶粒尺寸和韧性关系，以及钛铝合金的断裂行为。通过本书可以全面、系统地理解金属解理断裂的机理。

法国科学院院士、巴黎矿业学院Andre Pineau教授，奥地利科学院材料物理研究所所长Reinhard Pippan教授，国际工程断裂力学杂志主编Karl-Heinz Schwalbe教授以及清华大学原副董事长、第13届国际断裂会议主席余寿文教授对本书的出版给予肯定的评价。Pippan教授称赞这本书的主题非常重要，认为陈剑虹教授是该领域中最重要的研究者之一。

陈剑虹教授，1967年从清华大学焊接专业研究生毕业，1968年至今工作于大阳城官方版，历任教师、副教授、教授、博士生导师，1985年至1995年任甘肃工业大学董事长。曾任全国焊接学会专委会主任，理事，常务理事，副理事长、理事长，现以前任理事长身份为执委会成员。先后到日、美、德、奥地利等国10多所大学实验室、研究所去研修、合作研究、讲学。

陈剑虹教授1982年以后一直从事金属脆性断裂机理的研究工作。上世纪90年代初，提出了解理断裂新的模型，修正了1973年国际上提出的RKR模型。1996年9月，应美国两院院士、国际断裂力学权威James Rice教授的邀请，陈剑虹教授到哈佛大学工程与应用力学系就金属解理断裂微观机理这一主题进行了讲座。2008年，陈剑虹被中国焊接协会授予“终身成就奖”，这是我国焊接界专家学者的最高荣誉。2016年11月17日，应美国焊接学会邀请，陈剑虹教授在美国焊接协会2016年年会（AWS profess and program）上，代表学校和中国焊接学会作了题为“焊接金属解理断裂微观机理”的大会报告，成为学会邀请作作报告的第一个中国学者。

（2）轻合金半固态成形理论与表面防护技术研究

对新型有色合金的研发及其半固态成形技术、表面改性的基础理论与应用进行了研究：（1）提出了基于合金设计-成形-热处理复合强化理念，开发了适合半固态成形的系列Mg-Zn-Al低成本高性能镁合金，其抗拉强度可达400MPa以上。开发的非枝晶半固态镁合金坯料的制备工艺和半固态触变挤压、触变压铸成形技术，可使镁合金加工模具寿命提高30%以上。所制备的镁合金零件比传统制备方法的铸造缺陷降低20%，达到国内同类产品领先水平；（2）研发了一种适合变形加工的新型高强高韧镁合金ZW21。RE元素和Zn含量低于同类合金，具有强度高（243Mpa）、延伸率大（23.8%）、密度小和成本低的优点；（3）金相组织观察发现了合金在部分重熔过程中组织演变分为四个阶段，并建立了物理模型：加热初期的快速粗化阶段、组织分离阶段、球状化阶段和长大阶段；（4）建立了触变模锻AZ63、AM60B镁合金的加工工艺与微观组织、拉伸性能间的关系。研究了加工工艺参数对β相的量、α-Mg的固溶度、变形范围和变形均匀程度、组织致密性、断裂模式的影响规律。经触变模锻后，AZ63合金的抗拉强度和延伸率分别达到310MPa和10.8%；（5）发明了自孕育半固态铸造技术。消除了铸件中的粗大树枝晶，获得了便于触变成形或流变成形的具有非枝晶初生固相的浆料，设备简单，无熔体污染，可实现连续浇注；（6）阐明了触变成形和金属型铸造AM60B合金固溶处理过程中晶粒长大的机理，揭示了在时效处理中析出相的形核及生长规律；（7）成功开发出适宜于工业化生产的镁、铝合金微弧氧化处理工艺和成套装备，已应用于天水雄风有限责任公司镁合金摩托车轮毂的工业化生产，能够单台单次处理6m2以上表面积的工件，获得的微弧氧化膜层盐雾腐蚀长达1000小时而无锈点出现，达到了国家科技支撑计划“十二五”的攻关目标。相关研究成果在Mater. Sci. Eng. A，Mater. Sci. Technol.，J. Alloys Compd，Mater. Des.，Wea，《材料研究学报》、《中国有色金属学报》（中、英文版）等国内外重要期刊发表学术论文100余篇，其中SCI、Ei收录论文70余篇次，单篇最高引用50余次。申请专利15件，授权9件，“半固态加工镁合金表面改性的研究”获2007年度甘肃省技术发明二等奖，“锌基合金及其复合材料触变成形技术的基础理论研究”获2009年度甘肃省自然科学二等奖。

（3）大型复杂截面铝合金型材反向挤压生产的关键技术

对Al-Mg-Si系大型复杂截面型材的反向等温挤压过程进行了系统研究：（1）解决了关键控制参数的实验及模拟优化技术。分析了铸锭加热温度、挤压筒温度、挤压速度等关键工艺因素对挤压性能的影响，提出了改进制品组织、调节力学性能的措施；（2）解决了在线生产过程中不同温度及应变速率条件下材料基本应力-应变关系的测定技术难题，建立了材料在高温塑性变形时的本构方程，分析了热模拟实验中材料的基本组织演变规律和材料流动特性；（3）建立了Al-Mg-Si系反向挤压过程出料温度和材料流变预测模型和动态再结晶、静态再结晶及晶粒长大计算模型，并应用于有限元分析过程中对制品组织进行预测。从中选取最优化工艺控制方案，指导西北铝加工厂45MN挤压生产现场进行正式产品的挤压生产。“大型复杂截面铝合金型材反向挤压生产的关键技术”获得2011年度甘肃省科技进步一等奖。

（4）搅拌摩擦焊连接机理和应用研究及设备

（1）构建了搅拌摩擦焊主要工艺参数的实时检测及自动控制系统，建立了搅拌摩擦焊焊接主轴功率输出与各工艺参数间的关系以及各种耗散热量在总的输入热量中的比例关系；（2）完成了搅拌摩擦焊机功率实时监测和温度检测系统，建立了铝合金搅拌摩擦焊过程瞬态三维温度场模型，用示踪原子法分析了焊缝塑性金属流动行为；（3）在对各种铝合金的搅拌摩擦焊焊接工艺参数与接头金相组织及机械性能的关系研究中得到了满足生产使用要求的最佳规范；（4）对铝合金搅拌摩擦焊接头疲劳裂纹在热影响区中的启裂与扩展行为及其影响因素进行了系统深入的研究，为搅拌摩擦焊在航空器的不同铝合金零部件上的设计、使用及其寿命评估提供了依据；（5）对铝-钢、镁-铝、镁-钢等异种金属的搅拌磨擦焊进行了深入的研究，取得了一系列成果。2009年以来，与美国通用汽车公司开展了“Joining of Magnesium-to-Aluminum for Automotive Applications”和“Joining of Magnesium-to-Steel for Automotive Applications”两个科研课题的合作研究；（6）开展了铝-钢直接连接的节能型阳极导杆制造工艺及设备研究，解决了方形大截面异种金属摩擦焊以及相位控制的技术难题，大大降低了铝电解过程中的能耗，研究成果已成功应用于兰州连城铝业有限责任公司。相关研究相继得了1项国家重大专项和3项国家自然科学基金项目的资助。 发表相关论文30余篇，其中EI收录15篇。研究成果达到国际先进水平。

（5）980MPa高强钢及焊接接头断裂行为研究

针对国家在军工和国防方面对新一代钢铁材料的需要，深入研究了980MPa高强深海结构用钢及其焊接接头断裂行为，揭示了980MPa高强钢拉伸加载下的特殊断裂行为及焊接接头热影响区粗晶区冲击性能高于细晶区性能异常断裂机理，同时揭示了焊接接头薄弱环节对整体接头性能的影响。研究对指导我国开发和在深海中应用这种新型低碳贝氏体高强钢以及制定合理的焊接规范提供了理论依据，对保证国防深海结构的安全性具有重要的实用价值。

（6）圆筒印花镍网生产关键技术研究

针对圆筒印花镍网生产中孔形、开口率、合格率较低等问题，开展了镍网制备工艺优化、电镀控制技术等研究。开发的镍网制备优化工艺，使镍网网孔从原六角形，断面形状单锥形优化为近圆形，断面双锥形，其开孔率、厚度等指标有明显提高。开发的高精度、高响应能力的数字控制逆变电镀电源，提高了产品质量稳定性，解决了电镀电源控制灵敏度较低，生产镍网合格率较低的问题。项目技术已于2012年初在金昌市镍网有限公司实现了生产技术升级，取得了良好的生产效益。

（7）雾化法（水、气）制备金属粉体材料

项目技术在对水（气）流速及方向对液滴的大小、形态影响的研究基础上，在国内最先开发出制备Ni基、Co基和Fe基合金粉末的高压水（气）雾化技术，成功研制了性能达到国标要求的镍包铜（Ni/Cu）复合粉末及其制备技术，在金川镍钴新产品公司进行了高压水雾化技术与粉末产业化，建成年产镍粉150吨、铜粉200吨的水（气）雾化生产线，雾化镍粉出粉率（-200目）达到85%，居国内领先水平，氢损≤0.3%。与金川集团公司合作承担了国家“863”项目“镍钴有色金属粉体的研究与开发”。

（8）新型镍钴粉体材料开发与产业化

研制开发了自熔性合金粉末和过流部件用耐汽蚀与磨损的Ni-Cr-B-Si-Mo合金粉体、耐高温氧化和磨损用的不同硬度系列的Co-Cr-W-B-Si-Re合金粉体、两相流抗磨蚀合金粉体、稀土镍铬钨合金粉体、稀土铌钴合金粉体、三体高压抗氧化腐蚀磨损涂覆粉体、减摩高铝青铜粉体、泥浆泵缸套用粉体等二十多个品种粉体材料，并在重点实验室中试生产基地大阳城官方版合金粉末厂实现了产业化应用与批量生产，年生产以上各类合金粉末50吨，年加工各种抗磨蚀产品500吨以上，其主要产品占到国内市场的40％，并出口国外。

（9）旁路耦合电弧焊方法、工艺与机理研究

针对高效、低热输入电弧焊接，围绕“旁路耦合电弧焊方法、工艺与机理”开展了长达7年的系统研究。在高效焊接领域，围绕“双丝旁路耦合电弧高效MIG焊”，建立了旁路耦合电弧MIG焊过程控制模型，设计和实现了旁路耦合电弧高效MIG焊系统原型。在低热输入焊接领域，在国际上首次提出了不同于现有精确控制型电弧焊技术的“脉冲旁路耦合电弧MIG熔钎焊”方法，并将其应用在铝与钢的异种金属焊接上。依此形成的新技术可应用于汽车薄板的高效焊接、水利机械、压力和化工容器复杂形状工件表面高效堆焊等领域，具有较高学术价值和良好的工程应用前景。研究成果在深圳“华意隆电气股份有限公司”实现了多项技术转让，并且在第16届上海•埃森焊接与切割展览会上被作为研究亮点进行了展示，《电焊机》杂志社也针对该技术进行了后续报道。

（10）高效大容量微弧氧化装备及工艺

成功研制、开发出我国最大处理容量（≥6平方米）、满足微弧氧化技术要求的特种脉冲电源、成套生产线和完善的处理工艺。该设备主要用于大批量处理镁合金、铝合金、钛合金等有色金属材料的表面处理，特别适合复杂零件的表面处理。通过控制处理参数，可获得具有高耐磨、高耐腐蚀等性能的微晶、非晶陶瓷层。该技术已成功用于镁合金摩托车轮毂工业化大批量生产，单槽可处理镁合金轮毂达6~10只（面积3.6~6M2），每次处理时间20分钟，膜层厚度≥20μm，可实现连续作业。该项成果获得2007年甘肃省技术发明二等奖，项目技术水平达到国际先进水平。

（11）风电中能量转化与储能材料及其器件研究

针对风电建设中存在的能量转化和储能材料与技术问题，组织开展了“风电中能量转化与储能材料及其器件”专项研究，重点进行了“全钒液流储能电池研制”、“风电用超级电容器单体模块组装技术开发”及“Fe3O4磁性纳米颗粒复合高分子固-固相变储能材料”等课题研究。目前已研制出初步成型的全钒液流电池，基本掌握了电解液的配置方法，提出了改变全钒液流电池的正极储能体系；实现了对有机嵌段共聚物和以之为前驱体的多孔碳材料的制备工艺的放大，能够制备kg级别的碳材料，且能够控制其碳材料的结构参数，所制备的碳材料也具有优异的电化学性能，最高比容量达到了179 F/g，初步体现了应用潜力；制备了具有可逆的固-固相转变储能效果的PEG/PVA/ Fe3O4复合高分子材料，产率为53.94%，在最佳工艺条件下的储能容量为98.3 J/g，体系开始储能的环境温度为57.4℃，可以满足在较低温度下实现能量储存的目的。