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 包括微观组织变化的热粘塑性本构关系：
这是一个根据不可逆热力学内变量理论、应用形观力学的方法建立的比较通用的热粘塑性本构关系，它的主要特点是：
- 适用于多种金属、合金以及金属基颗粒强化复合材，实体和疏松材料在室温和高温条件下的塑性和超塑性变形。
- 这是一个宏观变形与微观组织变化耦合的本构关系，其物理基础为现有的材料试验观察和结论。
- 包括了动态再结晶过程、晶粒长大过程、空洞损伤与愈合过程以及金属基复合材中强化颗粒的影响。
- 包括了三种微观变形机理：位错滑移、晶界滑动和扩散蠕变。
- 对于应力的影响，包括了应变的各向同性硬化和运动硬化，应变率敏感特性和晶粒尺寸敏感特性。
- 引入平均晶粒度和最大晶粒度差两个变量，使得描述晶粒度演化更为精确，同时可以用于分析热锻中出现的混晶缺陷。
- 这个本构关系以显式表述，可以直接插入到有金属成形限元模拟软件中。
动态再结晶以及晶粒度演化规律试验研究：
所测试的材料包括结构钢、高温合金、高强铝合金。测试的内容包括静态、动态再结晶规律、晶粒长大、晶粒细化规律以及空洞长大、闭合规律以及空洞焊合条件。
本构参数识别：
针对上述本构关系，已经完成钛合金Ti-6Al-4V、铝合金7475Al超塑性本构参数测试，结构钢26CrNi4MoV热塑性本构参数测试。
计算机软件：
- 体积成形工艺有限元模拟软件SF2D/3D，具有微观组织预测功能。
- 显式算法板料成形工艺有限元模拟软件SS3D。
- 刚体三维运动模拟软件RGM。
- 用于材料本构参数识别的专用计算程序。
金属与合金的超塑性及超塑成形：
所完成的材料包括：钛合金、铝合金、铜合金及金属基颗粒强化复合材，超塑性成形工艺包括超塑性体积成形和超塑性板料气压胀形。
金属成形工艺模拟与工艺优化：
- 大型锻件自由锻工艺试验模拟技术：包括塑料泥模拟，光塑性模拟、热钢模拟以及相关的试验和测量技术。
- 大型锻件自由锻工艺与数值模拟与晶粒度分布预测。
- 航空锻件锤上模锻工艺数值模拟，折伤与开裂缺陷预测、预防，工艺和模具优化。
- 大型覆盖件冲压成形工艺数值模拟、模具设计与加工。
- 超塑管子、板料气压胀形数值模拟以及工艺分析。
金属成形新工艺：
- 大型锻件高效压实工艺FMV：包括一组非对称砧和专用压下规程，其压实效果远高于现行工艺。
- 管子、板料热应力成形工艺：其原理是利用沿厚度方向的非均匀的温度分布产生的应力驱动工件弯曲变形。主要是用于大尺寸、小批量的工件弯曲成形。
- 大直径厚壁管弯曲成形工艺：使用普通液压机和专用模具，将大直径厚壁直管坯弯曲成形一定角度。
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