本成果属于空间材料科学领域的前沿基础研究，为成功完成"天宫二号"空间材料科学实验奠定了重要基础，为促进我国超常凝固理论发展做出了显著贡献。"天宫二号"中Ag-Cu-Sb/Ge合金空间凝固实验的成功实施其后续研究离不开地面模拟空间环境下快速凝固研究所取得的大量实验数据和系统凝固理论的支持。同时，深过冷复相合金的快速凝固组织形成过程涉及非平衡条件下晶体形核与生长、相变机制、传热传质、过程控制等，这些都是亟待解决的科学问题。在国家自然科学基金以及省部级基金等项目的连续资助下，本成果历经13年系统深入研究，在空间模拟环境下复相合金快速凝固组织形成理论方面取得了重要进展，主要创新性成果如下：

(1) 提出了快速凝固组织与合金力学性能之间的相关规律。

发现了深过冷Al-Cu-Ge合金凝固组织变化引起的两种硬化机制，成功解释了复相合金中复杂凝固组织变化对材料微观力学性能的作用机理。通过系统分析多元Fe基合金枝晶纳米硬度变化和晶粒细化情况，为阐明快速枝晶生长引起的硬化效应提供了更为直接有力的证据。

(2) 发现了深过冷三元合金中包共晶转变机制。

提出Ag-Cu-Sb/Ge合金中包共晶转变在凝固过程中的发生顺序、包共晶转变类型以及过冷度大小决定了包共晶转变机理和最终凝固组织。近平衡凝固时包共晶转变的生成物为层片共晶，快速凝固条件下则可能生成不规则三相组织或者共晶。

(3) 揭示了涉及半导体元素的三元共晶快速凝固组织形成机理。

通过系统研究Ag-Cu-Sb、Ag-Cu-Ge和Al-Cu-Si合金中三元共晶组织共性特征，提出随着过冷度的增大，半导体共晶相生长方式从小面相转变为非小面相，共晶相之间生长关系由两相协同生长发展为三相独立形核生长，最终决定三元共晶组织从规则状转变为不规则状。

(4) 阐明了深过冷条件下枝晶快速生长方式与动力学特征。

测定了不同过冷度时多元Fe基四/五/六合金中枝晶生长速率，阐明了枝晶生长动力学特征以及溶质元素对枝晶生长过程的作用。揭示了过冷合金中(Ge)/(Sb)/(Si)固溶体初生相均以小面相枝晶方式生长但体现出各异的生长形态如具有顶端分裂与细密侧枝结构的(Ge)枝晶等。

    本成果15篇代表论文发表于材料科学领域SCI收录的国际主流期刊，其中SCI一区5篇，SCI二区3篇，包括金属材料领域和应用物理领域高水平期刊Acta Materialia、Crystal Growth & Design、Journal of Alloys and Compounds等，共计他引68次，其中SCI他引49次。本成果先后获得美、俄、德、英等11个国家和地区的48家研究机构的正面引用和评价，引文来自Acta Materialia、Journal of Alloys and Compounds、Metallurgical and Materials Transactions A、Intermetallics、Applied Physics Letters、Applied Surface Science等60多家国内外知名期刊。