随着空天装备、高性能武器装备和第四代核电装备等高端装备的快速发展，颗粒增强金属基复合材料在不同温度下的应用越来越广泛，屈服强度是工程中材料设计的关键力学性能指标，其对温度非常敏感，因此关于不同温度下颗粒增强金属基复合材料屈服强度的研究成为当前高新科技活跃的领域之一。目前，现有的关于颗粒增强金属基复合材料温度相关性屈服强度的研究主要以实验为主，不仅面临着耗时耗力等问题，而且不能充分揭示材料性能随温度的演化规律，同时温度相关性理论模型屈指可数。因此，研究不同温度下特别是高温下控制颗粒增强金属基复合材料屈服强度的各种机制及其随温度的演化规律，并建立温度相关性屈服强度理论表征模型具有重要的理论意义和工程应用价值。
　　作为现代科技社会在科学和工业发展道路上必不可少的功能性材料，铁磁材料和铁电材料由于具有良好的记忆功能以及能够主动调整自身动作等优异性能，已经广泛应用于磁致伸缩材料和信息存储材料等高新技术领域。信息技术领域的材料在实际应用中常面临不同温度环境，磁晶各向异性能作为控制磁致伸缩材料和磁存储材料宏观性能的关键因素之一，其受温度影响又十分显著，因此对温度相关性磁晶各向异性能的理论表征研究有助于磁性功能材料的设计与研制。此外，随着信息科学的飞速发展，为了达到更高的存储密度，人们需要追求的存储点的大小已经处于纳米尺度。铁电、铁磁纳米材料在不同尺寸下的物理性能明显不同于块体材料，现有表征尺寸对铁电、铁磁纳米材料物理性能影响的理论模型仍需完善。而且在相应材料的制备工艺过程中，相变是经常会涉及的关键科学问题。这就需要对铁电、铁磁纳米材料在不同尺寸下的与相变有关的科学问题进行研究。分析不同尺寸下影响相变临界温度的关键材料参数及其随尺寸的演化规律，建立尺寸相关性临界温度理论表征模型具有重要的理论意义和工程应用价值。
　　本文将力热能量密度等效原理应用于颗粒增强金属基复合材料、铁磁、铁电以及超导材料性能的理论表征中，建立了相应的温度相关性力学性能以及温度/尺寸相关性物理性能的理论表征模型。具体的研究工作如下：
　　（1）结合前期课题组建立的金属材料温度相关性屈服强度理论模型和已有的适用于室温下的强化理论，研究了主要强化机制随温度的演化规律，建立了无需拟合参数的可考虑载荷传递强化、位错密度强化、晶粒细化强化和加工硬化强化综合影响的颗粒增强金属基复合材料温度相关性屈服强度模型，为获取不同温度下的屈服强度提供了一种新的预测方法。利用模型分析了各种强化机制对复合材料屈服强度贡献随温度的变化规律，并研究了增强颗粒尺寸对主要强化机制以及复合材料屈服强度的影响。
　　（2）本文假设磁晶各向异性能与热能存在一种等效关系，建立了铁磁金属一阶磁晶各向异性常数的温度相关性理论模型。该模型建立了温度相关的一阶磁晶各向异性常数、热容和体膨胀系数之间的定量关系。模型的预测结果与可获取到的金属镝、铽、钬、铁和钴不同温度下一阶磁晶各向异性常数的实验结果取得了很好的一致性。与现有的同类模型相比，本文的研究为预测铁磁纯金属不同温度下的一阶磁晶各向异性常数和其减小为零的温度提供了一种更方便、更简单的方法。
　　（3）通过建立界面能与内能的等效关系，针对纳米晶体，建立了一种新的无需拟合参数的尺寸相关性临界转变温度理论表征模型。模型的预测结果与被广泛研究的铁电、铁磁和超导纳米晶体的实验结果进行了对比，并取得了很好的一致性。该模型揭示了尺寸相关性临界温度、熔化焓、熔点与原子直径之间的定量关系。特别是与现有模型相比，我们的模型可以更合理地预测微小铁磁团簇铁磁性向顺磁性转变的临界温度在尺寸小于某一极小值时随着尺寸的增加而迅速减小，当尺寸大于该值时随着尺寸的增加而增加的V字型变化趋势，而且可以更合理地预测铁电纳米材料铁电性消失的临界尺寸。本研究为进一步探索临界温度随尺寸的变化规律提供了一种方便实用的方法。