新疆维吾尔自治区拥有丰富的金属矿产资源，是我国重要的铝、硅、锂、钛、镁等金属矿产资源储备地，且金属材料冶炼、加工、装备制造工业体系发展迅猛。与此同时，油气开发、化工生产、矿山开采、低空经济及交通运输等产业应用领域，对面向极端环境服役的先进金属材料研发及应用有着迫切需求。在此背景下，新疆大学牵头，联合中南大学、西北工业大学、西安交通大学等国内顶尖高校，以及新疆众和股份有限公司、新疆湘润新材料科技有限公司、新疆八一钢铁集团等疆内龙头企业，共同组建新疆先进金属材料设计及应用重点实验室。该实验室于2025年11月经新疆维吾尔自治区科技厅批准设立。

新疆先进金属材料设计及应用重点实验室针对金属材料在不同研究阶段面临的关键科学问题，确定三个主要研究方向：

方向一：先进金属材料多尺度设计与计算

该方向围绕新疆特色产业集群，依托丰富的资源和产业优势开展研究，具体包括：

（1）金属材料多尺度设计：利用第一性原理、分子动力学、相场模拟等多尺度模拟技术，通过原子尺度合金化元素调控、纳米尺度微观结构设计和宏观尺度梯度结构设计等技术手段，实现合金性能的显著提升。

（2）金属材料性能预测研究：围绕航空航天、兵器装备、深海探测等极端服役环境，开展材料结构完整性可靠性分析、构件残余寿命评估与风险预警研究，将加工路径、热处理方案、增材制造参数等工艺变量形成动态反馈链。

（3）材料基因组与机器学习：利用材料基因工程和机器学习方法，建立材料成分-结构-加工-性能协同关系，加速高性能金属材料的研发效率。

方向二：高性能金属材料制备与加工

该方向重点突破金属材料先进制备技术，具体包括：

（1）金属材料先进制备技术：开展铝合金、钛合金等材料加工技术和工艺创新，突破先进金属材料绿电冶金、特色合金成形、特种深加工等关键技术，解决合金铸造、变形加工等技术难题。

（2）界面调控与强韧化：针对高强金属加工开展界面工程与强韧化研究。

（3）极端环境金属材料加工技术：开展物理场成形调性等极端环境加工技术研究，构建“工艺参数智能优化—缺陷在线监测—性能调控”一体化技术体系。

方向三：金属材料功能化与工程应用

该方向开展先进金属功能材料和结构材料应用技术研发，具体包括：

（1）轻量化金属材料应用技术：推动轻质合金在新能源汽车、低空经济、深地勘探、航空航天等领域的广泛应用，解决轻质金属材料在加工过程中的变形协调性等关键共性问题。

（2）先进功能材料在能量转换与存储领域的应用：开展先进功能材料在太阳能电池、风能发电、储能电池等方面的应用研究，突破金属储能材料与器件的材料体系创新、界面工程优化及结构设计革新。

（3）极端工况材料损伤与控制技术：围绕油气开发、矿山开采、化工装备、航空航天等领域向“更深、更高、更安全”方向发展的需求，开展关键机械部件在极端工况下的摩擦学、腐蚀损失及材料失效问题研究，开发耐超高/低温度、高承载、低摩擦、高耐磨和耐腐蚀材料。

新疆先进金属材料设计及应用重点实验室实行主任负责制，下设管理委员会负责实验室运行管理，同时设立学术委员会审议实验室的发展目标、研究方向、重大学术活动、年度报告、开放课题等事务。此外，实验室还建立了完善的运行管理制度体系，涵盖人事管理、项目管理、开放共享、竞争激励、成果管理、合作交流等机制，并设立开放研究课题、访问学者制度等，以促进国内外合作与学术交流。