合金凝固过程的体积变化行为会引起铸件的缩孔和缩松等缺陷,进而影响合金的力学性能,因而研究和掌握凝固过程的体积变化规律对控制铸件缺陷,提高铸件质量,具有重要的实用价值,但是由于凝固前后的高温条件限制,人们一直难以对合金熔体和凝固引起的体积变化进行准确测量。因此本文采用真空电磁悬浮熔炼和玻璃熔覆两类深过冷凝固技术,结合高速摄影技术、计算机辅助图像分割技术、高灵敏测温技术和MATLAB程序设计技术,开发了合金熔体凝固前后的体积变化测量方法,进而采用当前方法研究了适合悬浮熔炼的Al-Si合金与不适合悬浮熔炼的Fe-B合金和Co-B合金过冷凝固过程的体积变化规律和其他凝固特性。获得主要结果和结论如下:（1）基于高速摄影图像,设计了合金在悬浮熔炼凝固过程中,样品体积变化的几种计算方法:（a）、边界点椭圆拟合法;（b）、灰度阈值分割法;（c）、局部阈值分割法;（d）、机器学习+动态阈值分割法,并用MATLAB软件编程得以实现,准确的地计算了悬浮Al-Si合金样品凝固前后的体积随温度变化情况,该方法适用于球状样品分析。计算发现Al-Si合金凝固过程的体积变化是膨胀的,并且随着过冷度的增加,凝固的体积膨胀率降低。（2）在悬浮熔炼合金体积测试技术基础上,进而开发了传统熔融玻璃净化深过冷技术,即难以悬浮的合金样品的凝固前后体积变化测试技术,采用该方法测试了Fe-B合金的凝固过程体积变化情况。发现Fe-B合金再辉过程的体积是增加的,但是整体凝固过程体积是收缩的,且亚共晶合金的体积随着过冷度增加是逐渐降低的,过共晶合金的体积随着过冷度增加是逐渐上升的。且随着过冷度的增大,固液界面形貌由粗糙不平的枝晶状转变为平整光滑的界面。（3）对Co-B合金而言,小过冷度下界面形状粗糙不平,多方向生长,大过冷下向一个方向,界面光滑平整。随着过冷度增加同一成分的亚共晶和过共晶合金的再辉速率都是增加的,且增长的速率加快,当过冷度相近时,随着B含量的增加再辉速率降低。对亚共晶合金,当成分一定时随着过冷度增加界面的移动速率也增加,而且越靠近共晶成分,合金的界面移动速率越快。随着再辉度的增加,再辉时间与界面移动时间的比值趋于定值。对比不同成分的Co-B合金发现随着过冷度增加界面迁移速率与再辉速率的比值是逐渐降低的,且规律相似进而推导了界面迁移速率与再辉速率比值方程。亚共晶合金凝固后组织主要生成物为α-Co相,过共晶合金凝固后组织主要生成物是Co₃B相。（4）Co-B合金凝固过程的体积是减少的,不管亚共晶还是过共晶合金液态的体积斜率都是大于固态的,对同一成分合金,随过冷度增加,液相线斜率增速加快。亚共晶合金体积随温度变化中液态体积变化的斜率大于固态,但是半固态的斜率与固态的斜率接近平行。对过共晶合金而言,再辉过程的体积增加,随后凝固过程不断进行体积收缩,整个体积从凝固开始到结束是降低的,且液相区域大于固相区域,液相的斜率高于固相斜率。