1.金属材料面临的挑战是什么？应该从哪些方面开展研究提高其性能

金属材料面临的挑战主要包括提高其强度、塑性以及导电性，同时消减这些性能之间的制约关系67。为了提高金属材料的性能，研究应该从以下几个方面开展：

1. 多尺度集成研究：结合第一性原理、热/动力学、相场、有限元等计算方法与模型进行多因素模块化耦合，研发先进钢铁材料的成分、工艺、组织、性能、使役行为的多尺度集成2。

2. 纳米金属材料研究：通过纳米技术提高金属材料的强度、塑性和导电性。例如，南京工业大学操振华团队研究出的新方法能够同时提高纳米结构金属材料的这些性能79。

3. 材料疲劳与断裂理论研究：深入研究材料疲劳与断裂的基础理论，以及缺陷与金属材料加工硬化之间的关系，以提高材料的耐久性和可靠性8。

4. 高强铝合金研究：开展高强铝合金的成分设计、工艺优化及部件制造等应用基础研究和技术开发，以提高其疲劳强度和整体性能10。

5. 耐磨材料与技术研究：研究耐磨钢铁材料、耐磨复合材料及耐磨表面技术，以提高材料的耐磨性和使用寿命11。

6. 高熵合金研究：探索高熵合金的奇特超凡性能，这些合金在军事装备等领域具有重要的应用潜力13。

7. 金属基复合材料研究：开发金属基复合材料，以满足新一代装备技术对基础材料性能的苛刻要求14。

8. 传统强化手段的改进：研究和改进固溶强化、析出强化、细晶强化和相变强化等传统金属材料强化手段，以提高材料的特定性能15。

9. 计算机视觉技术应用：利用计算机视觉技术进行金属材料表面缺陷检测，提高金属制造行业的自动化和质量控制水平17。

10. SiC纤维增强金属基复合材料：研究SiC纤维增强金属基复合材料，结合基体合金的塑性、成型性和损伤容限以及SiC纤维的高强度、高刚度、耐高温和抗腐蚀性，以提高复合材料的综合力学性能18。

通过这些研究方向的综合应用和发展，可以有效应对金属材料面临的挑战，并不断提高其性能。