中文摘要：

以Al-Ni-Nb层片和C-Ni-Nb棒状共晶高温合金为研究对象，用高温度梯度和超高温度梯度定向凝固技术研究不同工艺参数及其变化对共晶高温合金凝固组织形态演化造成的影响。探讨不同准稳态之间定向凝固过程对共晶高温合金凝固界面形态、结晶取向、增强相的生长形态、共晶共生范围及相间距等组织特征的变化规律。通过控制和利用非稳态过程对高梯度定向凝固共晶高温合金组织结构作用机制，来探讨形成特殊定向凝固结构的可能性，并初步建立高梯度定向凝固共晶高温合金非稳态组织演化的理论模型，为有工程应用价值定向凝固共晶高温合金材料的设计提供理论指导。

结论摘要：

采用高温度梯度定向凝固装置研究了Ni-Ni3Nb、Ni-NbC以及Al-Cu共晶合金在可控非稳态定向凝固下的组织及其演变机制，结果表明（1）低速定向凝固下Ni-Ni3Nb共晶为规则层片共晶，当定向凝固速率从低速突然跃迁到较高凝固速率时，Ni-Ni3Nb共晶高温合金发生规则共晶向非规则共晶转变。对于Ni-24.19%Nb过共晶高温合金，利用可控非稳态定向凝固过程，可有效提高其自生复合材料的制备效率5倍以上。（2）定向凝固Ni-NbC共晶高温合金呈现复杂的共晶组织形态，既有规则的棒状共晶，也有人字形复杂的规则共晶，其组织形态受合金的成分和凝固工艺参数的调控。利用可控定向凝固速率跃迁过程，可以在实验中获得比恒定定向凝固速率下更细的Ni-NbC共晶组织。（3）Pb-Sn和Al-Cu层片共晶合金在跃迁加速可控制非稳态凝固下，可通过层片先合并再分支的形式进行共晶间距的调整；而层片粗化，是通过层片交替长大、合并从而增大层片间距。（4）初步的力学性能测试表明，利用可控非稳态跃迁加速定向凝固获得的Ni-Ni3Nb共晶组织试样强度和塑性要比不经过跃迁加速定向凝固下的试样高。