中文摘要：

开发高效低成本新技术，使废铝再生为成份合乎理想合金要求、质量达到或接近原生铝，是国内外再生铝行业共同追求的目标。由于体系成份和组元相互作用复杂，再生铝熔体净化的精炼剂只能依赖经验筛选，除杂效果甚微。本研究将借助交叉学科的理论方法，通过再生铝熔体净化和结晶过程的实验及计算机模拟、熔体结构性质的谱学分析和理论化学计算，研究再生铝熔体微观结构性质、再生铝重熔过程中杂质的分配行为，探索熔体中各种原子团簇形

结论摘要：

通过量子化学计算和分子动力学模拟研究了铝熔体微观结构性质及Fe、Si、Ce、Sr、Y等元素对铝熔体微观结构影响的规律。结果表明，铝熔体演变的结构基元为Al13团簇；Al熔体中较大团簇的微观结构是（71xAl13团簇）由结构单元为Al13的基本原子团簇组成, 而不是以某一个原子为中心进行壳层堆积而成；冷却过程中大团簇结构将遗传到晶体中。Al13的前线轨道由3s3p轨道杂化组成，具有类化合物性质。Fe、Si取代Al13中一个Al使团簇稳定，而多个取代使团簇稳定性降低；Ce、Sr、Y等元素取代Al13中一个Al使团簇稳定性降低，却使Al12Fe、Al12Si的稳定性增加。Fe、Si、Ce、Sr、Y等元素取代Al主要影响团簇的前线轨道组成、能级和Fermi能级附近态密度分布。上述理论研究结果表明，Fe、Si分离精炼剂的设计应以再生铝熔体中基本团簇的结构性质和反应性能为依据。以Sr化合物、Ce化合物为添加剂对废铝熔体进行改性发现，有一定除硅作用，Ce对Al晶体细化效果相对较好，但现有研究未发现上述化合物对废铝熔体中Fe含量的影响。杂质在大团簇中的行为以及再生铝熔体净的化学原理有待深入研究。