液态金属结构、性质及其演变机制；结晶理论与凝固组织控制；纳米晶种合金与晶种技术；耐热高强铝合金；轻质金属材料组织微/超细化/强韧化/结构功能一体化；超高性能铝合金及其复合材料。

发明并研制出Al–P系（AP）、Al–B–C系(ABC)、Al–Ti–C–B（TCB）三系列20余种纳米晶种合金和耐热高强铝合金新材料。
发明的耐热高强铝合金，经历350℃长时间保温后极限拉伸强度仍保持在200MPa以上， 500℃条件下保持在90MPa以上，该材料大幅度提高了传统耐热铝合金的服役温度范围。以该发明成果为技术依托，完全自主孵化一家高新技术企业，并成功实现了成果产业化，将纳米晶种合金及其新材料推广至全国24个省100多家轻合金材料加工企业，在德国、美国、意大利、日本等汽车发动机零部件制造企业获得应用，国内市场占有率80%以上。该发明提升了我国铝合金新材料自主创新能力，推动了铝材深加工等相关行业的转型升级。纳米晶种合金的应用改善了基础性零部件的服役性能和可靠性，促进了交通运输、船舶等制造业轻量化的发展。本发明改善了铝合金制品制造过程的节能减排，促进了绿色制造业的发展。

国家自然科学基金重点及面上项目、国家重点基础研究发展计划973课题、山东省重大科技创新工程、山东省科技领军人才前瞻性专题，山东省自主创新及成果转化等项目20余项。