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随着近年来汽车、船舶、航空、家电、摩托车等产业的迅速发展,铝合金,特别是铝硅(AI-Si)系合金以其重量轻、强度高的力学性能和优良的加工性能,已经成为铸造业中最受重视的结构材料之一。它们已被广泛用于汽缸体、轮毂、活塞、变速器壳、制动器、操纵系统等。在铸造A1-Si合金的过程中,由于容易生成粗大的针片状或板状共晶Si相,严重地割裂了a-Al相,造成局部区域的应力集中,使铸造合金的力学性能和加工性能恶化,特别是塑性显著降低,切削性能变差。因此,研制经济、高效、环保的变质剂和晶粒细化材料,以及铝合金熔体物理净化材料与装置,是获得优质铝合金铸造部件的关键技术之一,具有重要的理论意义和巨大的经济价值。本工作经过多年的探索和努力,在快速变质高锶(Sr)含量AI-Sr中间合金变质剂,高清洁度AI-Ti-B细化剂、AI-Ti和AI-Zr二元中间合金,以及铝合金熔体物理净化处理—微孔陶瓷过滤材料等的研制和推广应用方面的取得了一系列具有创新性的进展,部分产品已经产业化,创造了很大的经济效益和社会效益。同时利用电子显微镜技术、金相观察和机械性能测试等,对高Sr含量AI-Sr中间合金变质剂和新型AI-Ti-B等晶粒细化剂的作用机理进行的系统的分析,为进一步开发新产品提供理论依据。全文共分八章。第一章为绪论,介绍了本工作选题的意义、重要性和所做的主要工作；综述了铝合金的变质与晶粒细化机理,国内外在Al-Sr中间合金变质剂、AI-Ti-B三元合金和二元合金晶粒细化剂的研究现状与进展,以及进一步的发展趋势。第二章详细介绍了本工作首创的快速变质高锶(Sr)含量AI-Sr20中间合金变质剂的研制与应用情况。主要包括：工艺特征、制造的关键技术,以及与目前国内外常用的A1-Sr10中间合金变质剂的对比分析和A1-Sr20合金的推广应用。本工作通过集成创新,综合应用了中频感应熔炼、旋转除气、机械及电磁双重搅拌、铸造成型快速冷却和大变形挤压等技术,成功开发出了一种“对掺一热挤压”法新工艺,除了能够制造出高Sr含量A1-Sr合金线材(Sr含量≥20.0%)以外,还具有实收率高、再现性好、无变质潜伏期、无设备腐蚀、热成型和机械加工性能好、经济、环保,适宜于干床式连续熔解熔化铸造规模生产等特点。一般来说,AI-Sr中间合金的变质性能,主要决定于A14Sr金属间化合物的形貌和尺寸。在第三章中,使用金相显微镜、X-射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、能谱仪(EDS)和纳米压痕等技术,对比分析了采用传统“对掺法”制备的A1-Sr10合金,以及用于制备高Sr含量合金的新的“对掺—热挤压”工艺制备的A1-Sr20中A14Sr相的微观形貌、物相组成、晶粒尺寸、硬度和弹性模量、断口形貌等,并提出了新的A14Sr相生长模型。实验发现在“对掺—热挤压”工艺制备的AI-Sr20合金中,A14Sr相分布均匀,多为边缘钝化的细小颗粒状,尺寸在5-30gm之间；而采用传统的“对掺法”制备的AI-Sr10合金中,A14Sr相多为棱角分明的长条状,尺寸较大,长度在50～200μm之间。这也就解释了为什么“对掺—热挤压”工艺制造的AI-Sr合金具有优良的变质性能、好的热成型性能,以及好的机械加工性能,且加工出的线材表面光滑,无气泡、起皮和裂纹。第四章为高洁净度AI—Ti—B合金细化剂的研制与应用,主要介绍了工艺特征、AITi581和AITi580.2的制造,以及高洁净度的AI-Ti-B合金细化剂的特点与应用。与传统的制作工艺相比,本研究所制备的高洁净度AI-Ti-B合金细化剂是在用氧化铝作为覆盖吸收剂的同时,利用电磁场作用进行氟盐法制取A1-Ti-B细化剂。这样就大大减少了铁、硅、镁、钙等杂质对细化剂洁净度的影响,从而提高了细化剂的细化效果,也减少了被细化铝合金的污染。第五章中使用金相显微镜、X-射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、维氏硬度计及纳米压痕仪等设备,对本工作研制的AI-Ti-B合金与国外产品在微观组织结构、物相组成、TiAl3晶粒尺寸大小、材料力学性能及断口形貌等方面进行了对比分析,并对AI-Ti-B细化剂的细化机理进行了理论分析计算讨论。第六章为低温合金化AI-Ti和AI-Zr二元中间合金细化剂的研制与应用。本研究提出了一种利用Ti屑和zr屑与Al在低温下合金化制造AI-Ti和AI-Zr二元中间合金的方法。本方法最大的优点是既可将加工后废弃的Ti屑和zr屑重新利用,又可以在较低温度下合金化生产AI-Ti和AI-Zr中间合金,可大大避免高温下铝合金的烧损、氧化和合金吸气,并提高了AI-Ti和A1-Zr中间合金的质量和降低了生产成本,并对环境保护都有重大的推进意义。第七章介绍了一种新的铝合金熔体物理净化处理—微孔陶瓷过滤材料以及多级铝熔体过滤器的制备工艺、特点与应用。本研究针对目前所使用的过滤管的缺点和问题,利用泡沫陶瓷过滤板的过滤原理,将泡沫陶瓷做成管状结构,并将多支泡沫陶瓷管组成集成式过滤器,即可替代传统的板式泡沫陶瓷过滤器,又能在中高精度替代多孔陶瓷管式过滤器。能极大节省过滤成本,从而实现高效,经济的铝溶体过滤方法。第八章为全文总结。最后简要列出了作者在博士生期间的科研情况和公开发表的论文和专利等。