偏晶合金十分广泛，如果它们能形成弥散相均匀分布于基体的组织，则其中许多具有优异的特性和很重要的工业用途。但由于该类合金凝固时存在液—液相变过程，易形成两相分离组织，严重限制了它们的制备和应用，也为其凝固过程研究带来很大困难。偏晶合金凝固过程中组织演变的机理研究是研发该类合金制备技术的基础，其研究具有重要的科学与实际意义。本文选择工业上具有广泛应用前景的Al-Pb偏晶合金作为研究对象，采用实验与数值模拟相结合的方法，研究了偏晶合金定向凝固过程中组织演变规律及影响因素，具体如下：　　 (1)建立了偏晶合金定向凝固条件下固/液界面前沿熔体内的流动模型，进而，在考虑扩散传输、对流传输及弥散相液滴迁移传输共同作用下，给出了凝固过程中试样的浓度场和温度场控制方程；建立了偏晶合金液-液相变的动力学模型，模型中考虑了基体熔体对流、弥散相液滴形核、扩散长大、Stokes运动和Marangoni迁移、液滴间碰撞凝并等因素的共同影响。研究结果表明：基于熔体流动、传热、传质和液-液相变相耦合所建立的理论模型可准确描述偏晶合金定向凝固过程中的组织演变，为偏晶合金工业生产提供一定的理论指导。　　 (2)对Al-Pb偏晶合金开展了快速定向凝固实验，考察了合金成分和凝固速度对组织演变的影响。研究表明：凝固样品中弥散相粒子尺寸随着凝固速度的增加而降低，随着Pb含量的增高而增大。　　 (3)模拟分析了实际快速定向凝固条件下偏晶合金的组织演变过程，考察了合金成分、凝固速度和熔炼温度对合金组织演变的影响。结果表明：在给定合金成分的条件下，凝固速度越大、熔炼温度越高，凝固界面前沿弥散相液滴的形核位置越靠近凝固界面，弥散相液滴形核率越大、平均半径越小；在给定凝固速度和熔炼温度条件下，合金的Pb含量越高，凝固界面前沿弥散相液滴的形核位置越远离凝固界面，弥散相液滴的形核率越低，平均半径越大。　　 (4)采用数值模拟的方法研究了基体熔体的对流运动对合金组织演变的影响。结果表明：对流改变了液-液相变的形核特性；对流致使凝固界面前沿的最高弥散相液滴数量密度、最大液滴半径和最高弥散相体积分数增加，促进宏观偏析组织的形成；对流使获得弥散相粒子均匀分布的偏晶合金凝固组织难度增加。　　 (5)模拟研究了偏晶合金液-液相变过程中弥散相液滴形核位置和其它位置的熔体冷却速度对组织演变的影响，研究发现弥散相液滴形核时的熔体冷却速度对最终凝固组织起着决定性作用。　　 (6)开展了恒定磁场作用下Al-Pb二元偏晶合金快速定向凝固实验研究，分析了恒定磁场下偏晶合金凝固组织的形成过程，考察了磁场强度和凝固速度对合金组织演变过程的影响。结果表明：磁场细化了弥散相粒子尺寸；随着凝固速度的增加，磁场对组织细化的作用逐渐减弱。　　 (7)建立了恒定磁场作用下偏晶合金凝固过程中的两相流动模型，并将其与液-液相变动力学模型、温度场和浓度场控制方程进行了耦合求解，模拟分析了恒定磁场作用下Al-Pb合金定向凝固过程中的组织演变。结果表明：恒定磁场抑制了熔体对流，促使弥散相液滴的形核率、数量密度和体积分数沿试样径向分布均匀化，凝固界面前沿最大和平均弥散相液滴半径下降。