实验室是我国材料基因工程的发源地之一，形成国际相图计算领域的“长沙学派”，构筑了国际上最完整的典型粉末冶金材料热力学与动力学数据库，引领了粉末冶金材料基因工程的发展

上世纪90年代，金展鹏院士率先在国际上创立了扩散偶方法，形成了相图计算的“长沙学派”，培养了美国工程院院士赵继成教授、宾州州立大学刘梓葵教授等一批引领世界材料基因工程研究的杰出科学家。在国家重点研发计划、国家973计划和国防基础加强项目的支持下，实验室针对材料基础数据获取难的问题，创造性结合扩散多元节方法和飞秒激光等高通量检测技术，实现了在一个样品上高效获得海量相平衡、扩散系数、热容、硬度等基础数据，构筑了粉末冶金材料基因工程平台，引领材料基因工程领域研究。

实验室构筑了国际上最完整的多元硬质合金、铝合金、铜合金、镁合金热力学和扩散动力学数据库，由国际材料计算领域领先的瑞典Thermo-Calc公司在全球推广应用，已被全球125家著名大学和企业用于高性能材料设计。基于所构建的16组元硬质合金的热力学与动力学数据库，实验室成功揭示了硬质合金梯度层形成机理，指导了梯度硬质合金产品的研发。基于构建的热力学和扩散动力学数据库，成功设计了Fe-Co-Ni-Ta-Al多主元合金，晶内共格有序的纳米析出相展现出极佳的强化效应与极低的矫顽力，为解决金属材料机械性能与软磁性能之间的制约关系提供了新思路，成果发表在国际顶级刊物《Nature》（2022, 608, 310-316）。通过材料基因工程平台的高通量表征技术，在低密度奥氏体高熵钢低温拉伸变形过程中，发现了一种位错切过硬脆B2相的强韧化新机制，为金属材料的强韧化开辟了新的道路，成果发表在国际顶级刊物《Science》（2024, 384, 1017-1022）。

实验室与深圳万泽集团共建万泽-中南研究院，基于所构筑的粉末高温合金的热力学和扩散动力学数据库，联合开展航空发动机粉末冶金涡轮盘研发示范。开发了兼具高强度、高蠕变性能、高损伤容限以及组织稳定性良好的新一代粉末高温合金，制备盘件在800℃/330MPa/ε_p0.2条件下的蠕变寿命达400 h，性能指标媲美甚至超越国际同类产品。研制出的粉末高压涡轮盘Φ0.4mm-15dB探伤要求，，通过了地面试验验证考核，可用于下一代先进涡扇、涡轴及空天发动机；开发的第三代单晶高温合金已应用于C919配套航空发动机预研项目，获得商发认可，成为商发十大基石供应方，研制的多款单晶叶片成功应用于CJ系列、WS系列在内的十余型航空发动机和燃气轮机，为我国高性能高温合金材料自主创新提供新的技术途径。

实验室研制的TC18高强韧钛合金在大型运输机Y-20和全球最大的大型水陆两用飞机AG600获得装机应用，满足民机适航认证要求，同时还应用于新型无人机等先进机型，解决了我国多个航空重点型号亟需。研制的高导电铝合金导线于2017年列入了国家电网新技术目录，产品应用于昌吉-古泉±1100千伏直流等29个特高压输电工程，全国线损率由2017年的6.48%下降到2022年的4.84%，累计节电超700亿度，有力支撑了我国航空航天及电力能源领域重点工程的实施，成果获国家科技进步二等奖。