主要研究领域为材料形变与相变行为的微纳尺度效应及其高性能化等，涉及铝合金、钛合金、钼合金、形状记忆合金和纳米金属多层膜材料等。主要研究方向为：材料形变与相变行为的多尺度效应；金属材料微观组织优化和力学性能研究。

1982年在吉林工业大学获工学学士学位，1985年和1989年分别在西安交通大学获工学硕士和博士学位。1992~1995年获加拿大国家自然科学与工程研究理事会“国际研究员”研究奖学金，在女王大学材料系工作。1999年获国家杰出青年科学基金并受聘长江学者特聘教授。2001年9月~12月任获德国马普学会研究奖学金任金属所访问教授。2002年起担任金属材料强度国家重点实验室主任，2005年兼任西安交大材料学院院长。2004年首批“新世纪百千万人才工程国家级人选”入选者。先后获全国优秀教师(2001)和全国五一劳动奖章(2012)。2013年获得英国皇家工程院“杰出海外学者奖”赴剑桥大学与阿斯顿大学等单位访问与合作研究。

2004年起连续两次受聘担任国家973计划项目首席科学家。2004年担任教育部首批长江学者创新团队计划项目学术带头人。2006年起任国家首批高校创新引智基地(111)计划项目负责人。2008年度国家863计划新材料领域重点项目负责人。2013年度国家自然科学基金委创新研究群体项目学术带头人。

学术兼职主要有：中国材料研究学会常务理事，中国机械工程学会材料分会副理事长，亚太强度与断裂会议国际顾问委员会主席，第14 届国际材料强度大会(西安，2006)组委会主席，国际断裂大会国际顾问委员会委员等。作为通讯作者已在包括Nature、Nature Materials、APL、Acta Mater.、PRB、Int. J. Plasticity和NPG Scientific Reports等国际权威学术期刊上发表论文180余篇，被SCI他引3000余篇次。包括国际断裂大会50分钟报告在内的大型系列国际会议大会邀请报告12 次。以第一发明人获得20项授权国家发明专利。所主持完成的研究成果入选了2010年度“中国高等学校十大科技进展”，并被选入基金委2010年度报告中国家自然科学基金项目20项成果巡礼，同时入选2010年度“中国科学十大进展”30项候选新闻和2013年度中国十大科技进展20项候选新闻。以第一完成人获得了2012年教育部技术发明一等奖和2013年度国家技术发明二等奖各1项。