本文以Cu-20wt.%Sn包晶合金为研究对象,在1μm/s~15μm/s速度范围内开展定向凝固试验,通过光学金相和背散射等手段,研究了试样从初始过渡到两相稳定生长过程中凝固组织的演化规律。对抽拉速度为10μm/s的试样进行了淬火前的保温试验,研究包晶反应机理,重点考察了合金在包晶凝固过程中溶质传输机制。测量了不同速度包晶层的厚度,与包晶反应不同阶段生成包晶相的理论值进行对比,分析包晶相的生长机理。随着生长速度的增加,初生α相的形态经历了粗胞状、细胞状、胞枝状再到树枝状的转变;初始过渡区长度逐渐变小,组织随生长速度增加经历了由单相到两相的变化。低速试样(v<2.5μm/s)中出现了带状组织和岛屿带状与α/β共生生长相互交替的震荡组织,不同生长条件下,带状组织和α/β耦合的类共生生长组织之间可以转化。保温试样糊状区溶质均匀化得到单相区的时间与TGZM理论计算结果符合,与溶质原子纯扩散理论的计算结果差别较大,由此推测负载溶质完成溶质传输的主要方式是液滴,而不是原子扩散。保温时间对包晶层的厚度的影响满足St.John和Hogan给出的理论模型,经过拟合,包晶层厚度与保温时间之间满足Δx = 1.49t测量了随速度变化的包晶层厚度,用St.John和Hogan的包晶层厚度计算模型,分析了包晶反应和包晶转变阶段包晶层的厚度,与实测数据对比,判断包晶生长的主要机理为包晶转变。