根据我国中长期科学技术发展规划纲要的要求，结合辽宁省工业长期发展规划，本实验室针对国家对航空航天、轨道交通、电气电子等领域用新材料的重大需求，围绕高铁用高强高导铜合金、大型高效电机用新型铁基纳米晶软磁合金、航空用高温陶瓷、吸波和轻质复合材料制备过程中组织控制和成形加工的关键问题，开展相应的基础理论和应用研究。本实验室确立建设四个主要研究方向：
（1）金属功能材料凝固理论与组织控制
1) 以高耐蚀、高导电、高耐磨等功能需求为导向，开展新型多元合金材料的成分设计与优化，研究金属功能材料的凝固理论与组织控制方法。
2) 开展外场控制下金属功能材料的凝固行为与组织控制研究，研发金属功能材料的连续铸造技术与工艺。
3) 开展金属功能材料凝固过程的先进表征方法研究（如中子衍射、同步辐射等原位与三维表征分析等），研究金属功能材料凝固过程晶体生长与缺陷形成的动力学机制。
（2）磁性功能材料设计与制备
1) 开展非晶及纳米晶合金的材料设计与磁性理论研究。开展具有高饱和磁感应强度、高磁导率、低铁损的新型铁基软磁非晶合金研究。研发非晶与纳米晶合金的连续制备技术与对应工艺。
2) 开展高吸收、宽频段以及频段可调可控的新型电磁波吸收粉体的制备技术研究，开展国防隐身材料结构优化设计，推进相关技术的产业化应用。
（3）材料特种加工与成形技术
1) 开展高、低温条件下材料制备和变形过程的基础理论研究。开展高温陶瓷构件的超塑成形技术研究，开展低温变形材料的耐蚀性能研究，推进相关技术在航空航天、海洋工程等领域的产业化应用。
2) 开展高应变速率、大变形条件下材料加工过程的基础理论研究，开展材料表面新型强化技术与微动损伤理论研究。
3）开展孔性超轻材料、轻质金属复合材料、树脂基复合材料、层状复合材料等新型结构功能一体化材料的加工与成形技术研究，推进相关技术在航空航天、国防和深海工程技术领域的应用。
（4）材料数字化制备和计算机模拟技术
1）基于第一性原理、分子动力学等计算材料学方法，以功能需求为导向，对材料的成分、结构等进行从头设计。
2）开展计算机辅助工程设计与仿真、计算机辅助材料制备过程的控制研究。开展多尺度、多相、多场计算机数值模拟技术研究，开展PIV等物理模拟研究。
3）开展功能材料连续制备过程模型化与质量控制技术研究，开发适应高效连续制备技术发展的智能化可视化在线监控集成技术。