本文在通过试验明确Sc、Zr变质处理对铝铁合金的细化效果的基础上，研究Sc、Zr元素在铝铁基合金中的富集现象，并基于合金微观电子理论，采用固体与分子经验电子理论（EET理论）方法建立合金固溶体、析出相等原子集团模型，采用键距差法计算α-Al、Al₃Sc、Al₃Zr和Al₃Fe化合物相以及Al-Sc-Zr、Al-Fe-Sc-Zr晶胞的价电子结构，分析研究铝铁基合金中各元素的交互作用，从而在微观电子层面较深刻地分析钪锆对铝铁基合金的细化变质作用机理，尤其是对铝铁基合金中初生Al₃Fe相形核和生长的变质机理。在理论上揭示出钪锆对铝铁合金的强韧化机理，为在普通熔铸条件下，制备出强度较高、韧性较好的耐热耐磨铝铁基合金材料提供基础理论依据。通过实验和价电子结构计算结合分析主要得到以下结论：1.微量元素Sc、Zr复合添加到Al-Fe合金中有明显的细化效果，合金中的初生Al₃Fe相由粗大针片状转变为细小的针片状、花朵状和粒状，合金组织细化且均匀分布，合金的力学性能得到明显改善。2.在Al-Fe合金中复合添加微量元素Sc、Zr，晶胞中最强键是Sc-Zr键，次强键是Al-Sc、Al-Zr键，优先形成Al-Sc-Zr偏聚区，能有效阻碍Fe原子与Al原子的结合，造成成分过冷，使初生Al₃Fe相来不及分枝便被后形核的富铁相所包裹，长成细针状、粒状。这与微量元素Sc、Zr在富Fe相周围富集的实验现象相一致。3. Al-Fe-Sc-Zr合金熔体由于Al-Sc-Zr原子偏聚析出大量细小弥散的Al₃Sc、Al₃Zr和Al₃(Zr_xSc_1-x)粒子，作为非均质形核核心，细化Al基体晶粒以及花朵状共晶Al₃Fe相，起到弥散强化和细晶强化的作用，提高了合金的力学性能。这与Sc、Zr主要存在于Al基体和花朵状Al₃Fe相中的实验现象吻合。