金属基复合材料（Metal Matrix Composites,MMCs）相对于其他单一成分材料来说具有较好的比强度、耐磨性、抗疲劳、断裂等性能,在航空航天、汽车、以及其他工业中具有广泛的应用前景。压力浸渗法是制备MMCs中应用较为广泛的方法,离心渗透铸造是液态浸渗法的一种,该方法具有余量少、混合均匀等优点,并在MMCs制备中有较好的应用发展前景。离心渗铸过程涉及到多孔介质中的渗流理论,包括多孔介质中的多相流动、相变传热、传质等问题。多孔介质中的多相流动是目前传热传质领域内一个涉及面广、研究难度大而又具有广泛工程应用背景的重要课题。本文对Al-4.5%Cu二元合金在一维直板预制件模型中的离心渗流过程的渗透动力学和传热、传质过程进行了理论分析计算。得出进口合金温度、预制件预热温度、孔隙率、离心转速等参数对复合铸锭的温度、浓度、固相体积分数,压力等分布影响,并分析了溶质铜的分布情况以及对凝固过程宏观偏析程度的影响。计算结果表明,进口合金的过热程度对重熔区的大小有重要的影响,过热加剧,重熔区长度明显增大;溶质富集主要发生在靠近渗透前沿处,该处共晶区的平均溶质浓度增加导致溶质富集;多孔预制件的孔隙率、预热温度以及离心转速对宏观偏析的影响程度不同,增大孔隙率、多孔体预热温度有利于降低宏观偏析程度;离心转速对渗透过程的压力分布及宏观偏析的影响也同样显著。文中对Al-4.5%Cu二元合金在Al₂O₃多孔预制件内的离心渗透铸造进行了实验研究。在制备Al-4.5%Cu二元合金过程中,通过对不同方案样品的金相显微组织分析,方案1较其他两种方案由更好的组织结构。因此选定第一种熔炼方案,即先熔制成Al、Cu各50%的中间合金,然后加入剩余基体铝块熔炼成Al-4.5%Cu二元合金铸锭。在制备Al₂O₃预制件的过程中,通过多次试制总结出要制作理想的多孔预制件应注意以下几点:Al₂O₃纤维的研磨过程中,防止其过度粉碎成粉末状,否则在之后混合成的浆料中,液态溶剂不易渗出;Al₂O₃短纤维与粘结剂的混合浆料倒入冷压模具中,应待液态溶剂在纤维浆料中完全渗流完毕后,再进行加压成型,否则内部残留有的熔剂,在预制件烧结完成后会形成致密块状,而非均匀多孔组织;在预制件的冷态成型过程中,应控制好成型压力的大小,避免加压过大导致孔隙率过小,或压力过小使得预制件过分疏松;预制件冷压成型后,应在自然通风处风干一段时间,然后再进行烧结。烧结过程应严格遵循烧结工艺,尽量避免升温过快,否则容易导致预制件开裂。选取不同离心转速进行Al-4.5%Cu二元合金在Al₂O₃多孔预制件内离心渗铸实验。通过对试样宏观外貌观察可发现,转速过高,整个已渗透区域的均匀程度越差。越接近临界转速,熔融金属在预制件中的渗透越充分,渗透均匀性效果越好。利用SEM等对复合铸件材料试样的微观组织观察,分析了铝铜合金基体与Al₂O₃增强纤维复合情况,发现试样中存在复合效果较好的区域,不完全渗透的区域以及孔隙裂缝区域。文中还通过EDAX能谱测试,对离心渗铸试样的溶质铜元素进行分析,得出的宏观偏析中溶质铜总体分布情况趋势基本符合理论计算结果。