中文摘要：

本项目对脉冲电流作用下Al-4.5Cu单相合金和具有非小平面相的Al-Si合金定向凝固进行了系统的研究，结果表明，脉冲电流可以有效增加单相合金定向凝固界面的稳定性，也即延迟液固界面的平面晶－胞状晶－树枝晶转变；此外脉冲电流使得胞枝晶的一次臂枝晶间距显著变小;脉冲电流使得非规则共晶组织转向共生生长的复杂规则共晶。研究表明脉冲电流的焦耳热效应提高了固液界面的温度梯度，从而有助于提高界面的稳定性。但是对温度梯度提高和枝晶间距减小的关系理论计算发现，温度梯度的提高不足以使枝晶间距减小很多，进一步分析发现焦耳热在胞晶内的偏聚是枝晶间距减小的另一个主要原因。Al-Cu单相合金定向凝固液／固界面两侧的溶质测定结果显示，脉冲使得液固界面两侧同时显著降低，意味着脉冲电流使得有效分配系数减小，其原因主要在于脉冲电流在导致的熔体对流；此外，Al-Si过共晶定向凝固试样内，脉冲电流使得初始阶段的初生硅显著聚集，其原因分析表明也应该是脉冲电流引起的对流作用所致。而脉冲电流方向变化对合金定向凝固的试样界面稳定性、枝晶间距和溶质分布有很小的影响。