冶金物理化学是应用物理学原理和方法，研究冶金过程化学变化普遍规律的科学。其研究内容由3大部分组成：冶金过程力学、冶金过程动力学和冶金熔体。在钢铁冶金硕士专业的基础上，我校于2005年增设了冶金物理化学硕士专业，充分利用冶金工程学科的教学与科研资源优势、丰富了我校冶金工程学科的硕士办学内容、提高了办学层次。该专业的研究内容包括金能源与电化学、计算冶金物理化学、冶金过程热力学与动力学3个主要研究方向。冶金与能源电化学方向是该专业的主要研特色，其研究内容主要为纳米氧化物陶瓷离子和混合导电材料的制备、结构、性能及其在化学、电化学敏感器件中的应用，如气体传感器、气体分离、固体氧化物燃料电池、三元催化剂等环境治理和保护材料及器件的研制与应用。

      冶金与能源电化学研究方向已取得多项重要研究成果。研究成果“氧化镁部分稳定氧化锆陶瓷增韧机理”，达到国际先进水平，获得冶金部科技进步三等奖；研究成果“高温炉燃烧控制稀土氧传感器研制”获得内蒙古科技进步三等奖；“连铸中间包连续测温装置”获得国家专利，并在包钢、太钢等大中型企业中推广应用；“高效换热器研制”产品化，并推广应用；在纳米晶掺杂氧化物陶瓷材料及电化学器件方面取得的成果受到国内外同行专家的重视，与瑞典皇家工学院、美国宾夕法尼亚大学建立合作研究关系。教学研究成果获得内蒙古优秀教学成果一等奖1项，二等奖3项，冶金部优秀教学成果二等奖2项。近几年发表学术论文近百篇，其中被SCI收录8篇，编著教材2部。指导博士研究生4名，培养硕士研究生11名。计算冶金物理化学研究方向采用量子力学第一原理进行了“合金固溶体相平衡的First Principle研究”，以多元熔体及其反应的研究为基础，成功地将“新一代溶液几何模型”与“表面扩散流”新概念应用于合金、熔盐、炉渣、熔硫、无机非金属材料等诸多体系中，在钢液脱氧、脱碳、去气、去夹杂等冶炼过程中获得了多项新成果。目前该专业拥有中国工程院院士1人，教授、副教授8人，其中6人具有博士学位，占研究梯队总人数的66%以上，师资力量雄厚、研究设备先进、成果显著。