金属液在气雾化过程中被雾化为极小尺寸的微滴，凭借微滴的尺寸效应，实现快速凝固，从而获得细晶组织。由于固—液界面偏离了平衡状态，使得微滴凝固过程中的传热、传质等现象复杂多变，但到目前为止还没有一个十分完善的理论能够从热力学、动力学等方面对微滴凝固过程进行精确地分析描述。本文针对气雾化过程中镍基合金液滴在凝固过程中的热量传输及枝晶生长行为进行了研究，讨论分析了相关参量对微滴凝固过程的影响。基于能量守恒定律建立了单点形核和多点形核传热模型及数值计算模型。通过对计算结果的分析，将微滴凝固的传热过程分为了三个阶段：初始瞬态阶段、再辉阶段及近似等温凝固阶段。同时分析了初始时刻形核过冷度及参量K Bi的取值对液滴凝固传热过程的影响。结果表明，液滴凝固过程中的再辉效应会随着初始形核过冷度及参量K Bi取值的增大而愈加显著。此外，对比分析了单点形核和多点形核模型的异同，并给出了合理解释。在相关理论基础上，建立了过冷熔体在快速凝固过程中界面形貌稳定性的判定依据，但通过数学处理得到的判定依据稍显复杂，因此在假设固液两相的扩散率、热导率相等及固相中温度均匀的基础上对其进行了合理简化，使得判定依据简单可用。对枝晶生长过程进行了定量研究，建立了枝晶生长的无量纲模型。通过数值计算揭示了枝晶尖端过冷度、尖端半径及枝晶尖端生长速率之间的变化关系。研究结果表明，对于镍基高温合金液滴凝固过程中的枝晶生长而言，其生长速率会随着尖端过冷度的增大而增大，尖端半径随着过冷度的增大而减小。当尖端过冷度一定时，随着合金浓度的增加，枝晶尖端生长速率呈现先增大后减小的趋势，尖端半径则呈现先急剧减小后逐渐趋于平缓的趋势。同时讨论分析了溶质分配系数及液相中的热扩散率与溶质扩散系数的比值对枝晶生长过程的影响，。并绘制了相应的关系曲线。通过不同尺寸粉末内部的枝晶尖端半径的尺寸测量，并将获得的实验结果和数值计算结果进行了对比分析。结果显示，实验数据很好的吻合了数值计算结果，验证了理论模型的较好实用性。