魏炳波院士及其课题组对液态金属的深过冷实验方法、热力学特征、晶体形核规律和快速晶体生长动力学进行了系统的实验探索和理论分析,掌握了以电磁悬浮、超声悬浮、静电悬浮、熔体浸浮和自由落体为特征的金属材料超常凝固实验系统。研究了深过冷合金熔体中枝晶和共晶快速生长的动力学机制;揭示了微重力和深过冷条件对快速凝固过程的耦合作用;发展了快速偏晶和包晶凝固的组织演变理论;探索了深过冷合金熔体的热物理性质变化规律。曾获国家自然科学二等奖、国家技术发明二等奖、和国家教学成果二等奖。
此外,还主持创建了中国第一个空间材料科学实验室。该实验室的建成,标志着中国继美国、前苏联和欧共体之后全面掌握了空间材料科学地面模拟研究的关键技术,引起国际学术界的极大关注。