航空航天技术的飞速发展对新一代高性能超高温结构材料提出了严峻的挑战和迫切的需求。受本身理化特性及制备技术的制约，传统高温金属材料和陶瓷材料的性能已难以满足高性能飞行器越来越高的设计要求，如何根据不同苛刻服役环境要求进行材料设计和制备成为制约高技术装备发展的重大难题。
面向航空、航天等高技术领域对1600℃以上水氧环境长时、稳定工作的轻质超高温结构材料的重大战略需求，近年来，我在国家自然科学基金重点项目、优青项目，陕西省自然科学基金等课题的资助下，历经十余年的基础研究和技术攻关，从冶金液固相变基本原理出发，提出了基于熔体生长技术制备高强韧超高温氧化铝基共晶复合陶瓷的新思路，发明了高温难熔氧化物陶瓷高效纯净熔化与组织控制的快速凝固新技术，研制了具有自主知识产权的激光悬浮区熔高梯度定向凝固和3D打印成形装备，开发了系列具有优异力学性能的新型氧化铝基共晶陶瓷，实现了从基础理论、制备技术、工艺装备到实际应用的原创性关键技术突破。
主要创新成果有突破传统陶瓷烧结工艺，建立了超高温微/纳米织构共晶复相陶瓷的设计准则和高梯度定向凝固原位制备新方法，解决了传统烧结氧化物陶瓷高温力学性能不稳定的难题。发明了国际上第一台炉外分光、液态金属高效强制冷却的激光悬浮区熔超高温度梯度定向凝固装备(高于国外最高水平近一个数量级)，解决了共晶陶瓷烧结致密化难与组织粗大等关键技术瓶颈。发明了超高温氧化物共晶陶瓷凝固缺陷和致密度的调控方法，解决了共晶陶瓷快速凝固热应力大、凝固偏析严重、组织不均匀等关键难题。发明了激光3D打印氧化物共晶球形粉末制备技术和复合陶瓷激光3D打印成形成性一体化制备方法及自主创新装备，实现了高致密共晶陶瓷一步低成本快速打印成形。揭示了共晶成分、组织及相界面对氧化物复相陶瓷强韧化的作用机制，显著提高了材料的力学和环境性能，满足了航空航天高温热结构部件苛刻性能的应用需求。（本报记者 郭雷整理）