采用精确设计的非平衡凝固实验系统，从某些特定的合金系出发，深入研究与形核、生长、碰撞相关的若干竞争过程。结合过冷熔体液态结构，研究熔体处理及深过冷快速凝固过程中的初始过冷度对形核方式间竞争与转化的作用，同时考察形核方式对发生在该重迭过程中的晶体生长速率的影响。在此基础上，深入研究深过冷快速凝固过程中液/固界面的迁移机制、迁移速率，以及晶粒间的碰撞机制，同时针对多相合金，建立深过冷快速凝固过程中综合考虑形核及生长的相选择机制。以上述理论为基础，建立耦合晶粒密度、晶粒尺寸分布以及溶质偏析的非平衡凝固相转变分数解析模型，对整个非平衡凝固过程进行理论描述，透彻理解非平衡凝固行为的物理本质。最终建立非平衡凝固过程中诸多竞争同非平衡凝固组织的定量或定性关系，将非平衡凝固研究推向一个更深的理论层次。