高性能金属材料制备过程中，基于固态相变原理的热处理技术是不可或缺的关键手段。随着金属材料制备技术的革新，其固态相变动力学行为已无法用传统理论来描述。固态相变动力学过程直接影响材料的微观组织和结构，进而决定其性质和服役性能。因此，开展固态相变动力学研究不仅具有重要的科学意义，而且蕴含着潜在的工程应用前景。本文研究了两种常见的金属固态相变过程：非晶晶化和多晶型转变。理论上，通过分析不同条件下影响固态相变动力学的因素，松弛传统理论假设，提出一般性动力学理论模型。实验上，借助热分析技术(DSC和DIL)获得固态相变转变动力学曲线，结合相分析和组织分析判断转变机制，最终实现对理论模型的验证。主要结论如下：1基于解析模型，提出了动力学分析新方法。从总的有效激活能表达式出发，提出获取形核和生长激活能的线性回归分析方法；从转变分数归一化处理出发，得到判断等温模型迭代方法。据此获得了多种非晶合金晶化过程的动力学参数。2将一般形式温度积分和初始温度引入到解析模型中，拓展了模型应用范围。根据激活能数值，选择最优温度积分组合以保证模型精度；当转变初始温度不可忽略时，模型仍精确预测出动力学参数和转变分数。该模型可成功描述Ti50Cu42Ni8非晶合金晶化动力学过程。3拓展了解析模型中和积转化概念，提出了同步及非同步多机制相变动力学模型。该模型可为诸多动力学现象提供合理解释：消耗新相的子过程会导致有效生长指数逐渐降低；Avrami形核机制是由多个子过程叠加所致；无限多个非同步位置饱和子过程的综合作用与连续形核机制等效；异常的转变速率及Avrami指数均源自于孕育期；等。根据非同步多机制相变模型，成功分析了Mg-Cu-Y和Zr-Cu-Al非晶合金晶化动力学行为。4针对界面控制生长固态相变，提出了普适的扩展解析模型。在独立描述形核和生长动力学时引入热力学因素，模型可用于描述近平衡和极端非平衡状态下的相变过程。采用特殊的温度积分处理，模型可同时适用于连续加热和连续冷却过程。利用热膨胀仪定量表征了二元Fe基置换固溶体的奥氏体/铁素体非等温相变动力学行为，扩展解析模型可精确描述其全转变动力学过程。5从经典速率方程出发，引入不同的热力学驱动力，得到用于描述等温和等时相变动力学过程的热-动力学模型。该模型可预测完全等温相变温度区间，解释等温相变后期迟缓阶段及非等温相变中异常转变等动力学行为。基于该模型成功分析了Fe-3Mn和Fe-2Co合金奥氏体/铁素体相变动力学行为。6基于脆性熔体Vogel-Fulcher-Tammann关系，将随温度变化的激活能耦合到固态相变动力学中，得到了描述非晶在过冷液相区晶化的一般性模型。根据该模型，提出了直接由晶化动力学实验数据获取熔体性质信息的分析方法。该模型成功描述了Zr-Cu-Al-Ni合金系的等温和非等温晶化动力学。