本论文综述了凝固过程计算机数值模拟、ANSYS软件和铝热反应熔化法制备块体纳米晶Fe3Al的研究进展,指出了我国数值模拟方面与国外存在的差距,分析了选择本课题进行研究的依据、目的和意义。通过对铝热反应熔化制备块体纳米晶Fe3Al的热力学计算、温度场模拟,及Fe3Al凝固过程中均质形核的热力学参数及晶粒尺寸计算研究,为制备具有不同纳米结构Fe3Al材料的工艺参数优化及微观组织控制提供了理论依据。概括起来可归纳为以下几条：1.随着预热温度T0的升高,铝热反应体系的绝热温度Tad大致呈线性递增；随合金含量、稀释剂添加量的增加,反应体系的绝热温度下降。2. Fe3Al熔体主要通过Cu底材的热传导进行传热。沿高度方向,距cu底材越近,Fe3Al熔体温度越低；距底材越远,Fe3Al熔体的过热时间越长,净化效果越好。沿径向,整个过程中Fe3Al熔体的温度、冷却速度基本相同。测温点处计算温度和实测温度的变化规律一致,数值基本吻合,证明了计算结果的正确性。3.不同工艺参数对块体纳米晶Fe3Al熔体温度、冷却速度及过热时间的影响表明,选取点处,随底材厚度的增加,反应物量的减少,初始阶段Fe3Al熔体的冷却速度增大,但熔体净化的效果变差；随氩气压力的增加,Fe3Al熔体的冷却有所加快,但变化不显著；采用石英玻璃底材的Fe3Al熔体冷却远远慢于45号钢及Cu底材,但熔体净化的效果较好；随Al2O3,Fe3Al稀释剂含量的增大,初始阶段Fe3Al熔体的冷却速度降低,净化效果也变差。4.随着过冷度的增加,块体纳米晶Fe3Al的临界形核功及临界晶核半径逐渐变小,形核率增大。5.随过冷度的增大,计算得到Fe3Al的平均晶粒尺寸逐渐减小,且当达到一定过冷度时,晶粒尺寸趋于一致,为37 nm左右,此结果与实验中通过XRD表征计算得到的平均晶粒尺寸基本相符。