对于含能材料，6 THz（200 cm⁻¹）以内的晶格振动模式对外部压力变化引起的结构变化非常敏感，因此，中远红外振动光谱可作为研究含能材料高压相变的有力手段。利用基于空气等离子体产生的中远红外超宽带光谱技术，结合金刚石对顶砧，获得了含能材料硝酸肼的高压振动光谱。同时，采用第一性原理方法，计算了硝酸肼的晶体结构和红外光谱，在此基础上对分子间的相互作用进行了分析。综合实验和计算结果，揭示了压力作用下分子间氢键和范德瓦尔斯相互作用对材料中分子结构和堆垛变化的影响，获得了硝酸肼的相变过程。

聚合物被广泛应用于国防和国民经济的各个领域，在服役过程中，不可避免地暴露于高温高压等极端环境，因此，有必要研究其在冲击荷载下的物性及“相变”问题。聚合物具有独特的分子链结构，表现出异于金属等大多数材料的性能。聚合物的雨贡纽曲线低压外推的截距明显高于零压体波声速，且低压下的波剖面呈现带弧形的波系结构。在20～30 GPa压力范围，其雨贡纽曲线存在明显的转折，说明材料在冲击下发生了“相变”。首先，对该“相变”反映的化学分解和晶格结构转变进行了解释，并对其中蕴含的“相变”动力学问题进行了研究。然后，简单介绍了基于化学分解的物态方程的建模方法。最后，对聚合物在冲击荷载下的物性和“相变”研究提出了展望。

镁合金被广泛应用于材料科学、航空航天及军事装备等领域。实验发现，镁合金材料在动态加载下的力学响应与介观尺度不连续动态再结晶紧密相关。为此，构建了镁合金动态再结晶的相场模型，以AZ31B镁合金为研究对象，模拟了不同温度（250～400 ℃）、低应变率（0.01～1.00 s⁻¹）加载下的不连续动态再结晶演化过程。再结晶相场模型耦合了塑性应变，实现了应力-应变曲线与再结晶组织演化的迭代求解。模拟发现，再结晶晶粒的体积分数和平均晶粒尺寸随温度的升高而明显增大，随应变率的增大而减小。

高强钢因强度高、塑性好、耐腐蚀性优异而得到广泛应用。然而，高强钢具有显著的应变率敏感性。为此，针对2种高强钢（Ultrafort 401和Ferrium S53钢），开展了不同应变率下（10⁻⁴～10³ s⁻¹）的拉伸试验，获得了屈服强度、抗拉强度、硬化指数等性能参量，并深入分析了其随应变率变化的规律。不同应变率下，Ferrium S53钢的拉伸性能始终优于Ultrafort 401钢，但两者却表现出不同的变化趋势。随着应变率的增加，Ultrafort 401钢的屈服强度和抗拉强度均增大，而Ferrium S53钢的屈服强度增大，抗拉强度先减小后增大。结合微观结构表征发现，Ferrium S53钢所具有的较高的屈服强度与其初始晶粒尺寸更小有关，2种高强钢的抗拉强度随应变率增加所表现出的不同变化趋势则与应变硬化响应差异有关。随着应变率的升高，Ultrafort 401钢的韧窝尺寸增大，而Ferrium S53钢的韧窝尺寸先减小后增大，说明2种高强钢的应变硬化水平随着应变率升高而呈现不同的变化趋势。研究结果为高强钢在不同加载条件下的力学性能评估提供了科学依据，对高强钢的工程应用具有一定的指导意义。

采取电化学加速腐蚀试验对Q245R钢试样进行处理，以模拟炭化釜的实际腐蚀工况，通过电化学腐蚀拉伸试验，发现腐蚀不仅改变试样的几何尺寸，而且导致材料力学性能退化。对Q245R钢材料进行不同温度、腐蚀率、应变率（10⁻³～1 s⁻¹低应变率、10～10² s⁻¹中应变率、10³ s⁻¹高应变率）的拉伸试验，并运用MATLAB在Johnson-Cook本构方程的基础上进行拟合，增加特征强度与热处理温度、腐蚀率的关系，从而确定了材料的本构关系。结果显示，本构曲线与真实拉伸试验数据吻合较好，拟合效果良好。

氮在常压下是非常稳定的元素，以氮气分子形式存在。研究发现，氮在高温高压下能够形成聚合结构，这种结构具有极高的能量密度，而且分解产物为无污染的氮气，从应用角度上看，它能够作为新型环保高能量密度材料。随后，人们对其进行了大量的研究，得到了氮在高压条件下的相图，并且合成出立方偏转氮、层状聚合氮等结构。然而，纯氮聚合结构的合成条件比较严苛，在常压下很难保存。人们又转向分子结构氮和惰性气体氮化物等，希望能够得到常压下稳定的高能量密度氮结构。为此，针对目前高能量密度氮的理论和实验进展进行了简要的介绍，并对未来高能量密度氮的发展方向进行了探讨。

氮是地球大气的主要成分，体积分数约为78%。在常温常压下，氮以三键的形式（N≡N）结合为稳定的双原子分子。然而，在极端高压的作用下，氮气可以解离成含有双键（N＝N）甚至单键（N―N）的固体聚合氮结构。由于N≡N与N＝N、N―N之间存在巨大的能量差异，其转变过程中伴随着巨大的能量释放，因此，聚合氮是备受关注的高能量密度物质。然而，单质聚合氮必须在高于百万大气压（100 GPa）的环境下才能实现实验制备，苛刻的合成条件极大地限制了其发展及应用。研究发现，金属元素的引入可降低反应势垒，提供化学压力，有效降低聚合氮的合成压强，并形成丰富多样的聚合氮构型。为此，本文重点介绍了高压下主族金属氮化物的结构和含能特性研究进展，讨论了金属富氮化合物在高压下稳定的物理机制，并对未来新型富氮化合物的设计和制备方向提出展望。