铝合金作为一种传统的金属材料具有密度小、导热性好和比强度高等性能优势,因而广泛应用于工业生产和日常生活。孕育处理作为一种高效强化手段可显著提高铝合金的性能,一直是国内外学者研究的热点。本课题利用原位反应法制备了两种不同类型的孕育剂,并对其孕育效果和机理进行了系统的研究。通过熔体反应和快速凝固处理的方法成功制备出含有不同颗粒尺寸的CeB6/Al复合材料孕育剂,并在纯铝中验证了细化增强效果。结果表明,可以通过控制孕育剂中CeB6颗粒的尺寸来调整晶粒细化效果。添加0.4 wt.%的孕育剂,纯铝的晶粒尺寸由无孕育处理的870±25μm细化到150±35μm。此外,经过孕育处理的纯铝,其力学性能包括抗拉强度、屈服强度和显微硬度都得到明显的提升。良好的晶粒细化效果可以归功于CeB6颗粒的晶体结构、尺寸效应和原位自生反应形成的良好界面结合,这些因素对铝的凝固形核过程都至关重要。研究结果证明原位CeB6/Al复合材料孕育剂是一种高效的铝合金孕育剂。另外,基于相同的方法成功制备出Al-5Ti-0.3B-0.2C-0.2Ce复合孕育剂,并在356铝硅合金中验证了细化效果。XRD分析表明,Al-5Ti-0.3B-0.2C-0.2Ce复合孕育剂中含有Al3Ti、TiB2、TiC和Ti2Al20Ce四种增强相,这些颗粒尺寸细小并且在铝合金基体中弥散分布。TiB2和TiC陶瓷相颗粒均起到细化晶粒的作用。稀土元素的添加不仅促进Ti2Al20Ce相生成,还起到了去氢除氧,净化熔体的作用,而且可以使Al3Ti相的形貌发生改变,由针状变成块状,提高了晶粒细化效果。356合金的二次枝晶间距由无孕育处理时的38.12μm减小到20.82μm,使其硬度提高了41.7%,拉伸强度和延伸率分别提高至232 MPa和3.6%。研究结果表明,Al-5Ti-0.3B-0.2C-0.2Ce多元多相复合孕育剂是一种对工业铝硅合金非常有效的孕育剂。