在铝及铝合金熔体中添加超细陶瓷颗粒可提供大量的弥散质点以促进非均质形核，在凝固及轧制变形过程中均可使金属及合金组织细化。该方法能克服内生颗粒法在生成颗粒的数量及其大小方面的不确定性和难以把握性的缺点，具有良好的可控性，适用于工业化生产，近年来倍受国内外学者的关注。但是，由于外加颗粒与金属液的润湿性较差，一直制约着该细化技术的发展。因此，改善超细陶瓷颗粒与铝液的润湿性，提高其形核能力，对细化铝合金组织、发挥其性能优势具有重要意义。本文利用高能球磨法制备出一种微米级Ti包覆纳米TiN颗粒的复合晶粒细化剂，研究了该细化剂对工业纯铝细化效果及细化机制，同时考察了细化剂对工业纯铝焊缝组织、变形再结晶组织与硬度以及阻尼性能的影响。在此基础上，研究了该细化剂对Al-4Cu合金铸态组织细化效果及固溶时效处理后组织和性能的影响，探讨了纳米TiN颗粒对时效过程的影响，取得了如下研究结果。TiN/Ti细化剂对工业纯铝有明显的细化作用，当添加量为0.2wt%时，铝锭由未加细化剂时粗大的柱状晶区与中心粗等轴晶区转变为细等轴晶区，且细化效果明显优于Ti粉。TEM分析结果显示TiN颗粒嵌入α-Al晶粒，表明Ti改善TiN与铝液的润湿性，可作为α-Al的有效衬底促进形核。对添加0.2wt%TiN/Ti细化剂的铝片进行焊接时，焊缝组织以等轴晶为主，表明细化剂中的纳米TiN能抑制焊缝柱状晶的生长。TiN/Ti细化剂对再结晶过程中控制晶粒尺寸有积极的作用。经过变形再结晶处理后，添加0.2wt%TiN/Ti细化剂的变形再结晶试样硬度比未添加细化剂及添加Ti试样的硬度值大，且TiN对晶粒增大有抑制作用。在较小的应变振幅内，三种试样的阻尼曲线均为位错型阻尼-应变谱，位错内耗起主导作用。对比未添加细化剂、添加Ti及TiN/Ti细化剂的试样，添加TiN/Ti细化剂的试样的阻尼性能较好。在应变振幅较大时，三种试样的阻尼曲线基本相同。纳米TiN/Ti复合细化剂对Al-4Cu的铸态组织有明显的细化效果，添加0.2wt%TiN/Ti细化剂的α-Al相平均尺寸由161μm细化至131μm，且细化效果优于纯Ti。TiN颗粒加速了亚稳态q ’’和q ’相的析出，从而使加快固溶时效过程。经过固溶时效处理后，添加TiN/Ti细化剂试样的时效硬度峰值为125HV，比未添加细化剂试样提高了19%，其抗拉强度和屈服强度分别比未添加细化剂的Al-4Cu合金试样分别提高了103.1%和155.4%，且添加的TiN/Ti细化剂的试样拉伸断口形貌由未添加细化剂的韧窝-准解理混合型断口转变为韧窝型韧性断口。