本文以亚共晶Al-5%Cu和过共晶Al-50%Cu合金为研究材料,利用自制的方波脉冲电流发生装置和配套的凝固装置,对合金普通凝固和定向凝固过程及凝固组织的影响进行了试验研究。在普通凝固过程中施加方波脉冲电流,随着脉冲电流幅值的增加,亚共晶Al-5%Cu合金和过共晶Al-50%Cu合金均得到细化。从方波脉冲电流对凝固系统的磁致收缩效应,原子振动熵的影响以及经典形核而修正的形核率表达式分析,这是由于电流的增加使得形核率增加的缘故。在脉冲电流作用下由于电场和感生磁场的不均匀性而产生电场漂移和磁场漂移,使过共晶Al-50%Cu合金中的Al³⁺、Cu⁺离子沿电极方向优势生长,初生相CuAl₂明显被拉长。随着脉冲电流频率的增加,亚共晶Al-5%Cu和过共晶Al-50%Cu合金晶粒组织也得到了明显的细化。这是由于方波脉冲电流具有丰富的谐波,高次谐波所引起的振荡的振幅衰减较慢,输入凝固系统的有效功值较高,所以有较好的孕育和变质作用。在定向凝固过程中,施加脉冲电流,定向凝固组织随着幅值增加,亚共晶Al-5%Cu和过共晶Al-50%Cu合金,一次枝晶间距减小。随着脉冲电流频率的增加,亚共晶柱状晶逐渐失去了定向凝固方向,这主要是由于脉冲电流所引起的汤姆森效应和皮特效应的影响,和磁致收缩效应发挥了更大的剪切力的作用所致。过共晶的柱状晶随着频率的逐渐增加出现V字形生长,这主要是磁致收缩效应和冷却速度两方面的结果叠加导致生长方向的改变。