通过传统铸造工艺所获得的铸件,由于初生相多为粗大的树枝晶,导致成型过程中容易产生热裂、缩松和缩孔等铸造缺陷。为了避免这一问题,往往需要对晶粒形貌进行改善,如形成细小球状的初生晶组织,可以克服此类铸造缺陷,另外,因其能形成细小球状的初生晶,也可以成为制备流变成形所用半固态非枝晶浆料的方法。本文提出了两种母合金熔体同时混合的受控扩散凝固工艺,以亚共晶Al-8%Si合金为研究对象,研究了受控扩散凝固工艺对初生晶形貌的影响和作用机理以及所得到的半固态浆料的微观组织。首先通过计算流体力学方法对受控扩散凝固工艺中的混合过程进行了模拟,研究了混合过程中流场、温度场和溶质场,以及形核、长大和导致的初生晶形貌;然后通过数值模拟和实验相结合的方法探讨了母合金熔体温度对初生晶形貌的影响;最后实验研究了母合金熔体温度和保温时间对半固态浆料微观组织的影响。得到以下结论:（1）混合过程中,两种母合金受到由于湍流所产生的对流作用,主要进行主体对流和涡流的对流扩散,使得混合后熔体能够迅速形成宏观上均匀微观不均匀的状态。研究表明,两种母合金混合过程中会形成溶质贫瘠的过冷区域,这些过冷区域为后续形核提供驱动力,在受控扩散凝固工艺中形核途径主要分为两种:均质形核和异质形核,其中异质形核占主导地位,主要发生在容器壁和熔体中的杂质表面上,均质形核发生在混合过程中。随后对初生晶粒的固-液界面前沿的溶质场和温度场进行分析,结果表明由于其独特的生长条件,初生晶粒的最终形态与传统铸造工艺所获得的不同。（2）受控扩散凝固工艺相比于传统铸造工艺具有细化晶粒的功能,前者所制备的Al-8%Si合金铸件的初生晶为细小的球状组织。在对母合金温度的研究中发现,无论是纯Al温度的提高还是Al-12%Si熔体温度的提高,混合时所形成的富Al小熔池的数量都在逐渐减小,从而导致球状晶粒的比例下降。同时,混合后熔体温度的上升,使得混合过程中形成的晶核重熔,导致晶核数量降低,晶粒形貌变差。综上分析,当938 K的纯Al与858 K的Al-12%Si混合时所得的初生晶粒最细小圆整,平均尺寸为40μm,形状因子为1.44。（3）成功地利用受控扩散凝固工艺制备了Al-8%Si半固态非枝晶浆料,所制备的半固态的初生晶粒细小且圆整。研究结果表明,母合金温度主要影响着熔体的形核率,928 K的纯Al和848 K的Al-12%Si合金混合所得的半固态浆料的微观组织细小圆整,初生晶粒的平均尺寸为15.82μm,形状因子为1.42。随着混合温度的提高,导致熔体温度上升,形核率下降,初生晶粒逐渐由细小的非枝晶转变为粗大的树枝晶。对于粗大的树枝晶,通过短时保温可以改善其形貌与尺寸,随着保温时间的增加,枝晶臂根部发生熔断,最终形成细小圆整的初生晶。研究发现保温时间为2 min时,浆料中初生晶的平均尺寸为26.52μm,形状因子为1.42。