本文研究了Sn–Bi合金液–液结构转变的本质、热力学及动力学特征;研究了液–液结构转变对Sn–Bi合金凝固历程和凝固结构的影响。研究了Cu–Sn合金原子团簇结构的成分依赖性。研究了稀土La的添加量对Al–Bi难混溶合金宏观偏析的影响。在二元合金液态结构转变及液相分离的基础上,进一步研究了Al–Bi–Sn三元难混溶合金的液–液相分离及凝固历程;研究了熔体过热处理对合金凝固结构的影响,研究了难混溶合金液相分离的动力学,研究了少数富Bi相液滴形貌的尺寸依赖性。研究了成分对Al–Bi–Sn难混溶合金凝固结构的影响。研究了合金成分、铜辊转速和熔体过热处理温度对Al–Bi–Sn合金条带的厚度、宽度、物相组成和微观结构的影响。具体研究内容如下:（1）采用电阻率法和DSC法研究了Sn₅₀Bi₅₀合金液–液结构转变（L-LST）的热力学及动力学特征。结果表明:Sn₅₀Bi₅₀合金的液–液结构转变属于一阶热力学相变,转变速率受温度及转化率的影响。液–液结构转变的本质是含残留Sn–Sn共价键原子团簇结构的重排及伴随的电子结构的变化。Kissinger、Ozawa和Doyle方法皆适用于液–液结构转变热力学的研究,并建立了利用比热容研究液–液结构转变热力学的策略。（2）通过利用高温熔体X射线衍射仪和高温原位霍尔效应仪等直接表征手段,以及电阻率、密度、黏度和热分析等间接表征手段,研究了Sn₇₅Bi₂₅合金液–液结构转变（L-LST）的本质、热力学和动力学特征。结果表明:Sn₇₅Bi₂₅合金在990–1068 K（升温过程）和865–945 K（降温过程）发生的一阶可逆的热力学相变。从原子或分子结构的角度来看,液–液结构转变的本质为共价键原子团簇的结构重排。液–液结构转变反映了熔体结构的质变。虽然液–液结构转变后,共价原子团簇的结构重排依然,但仅为熔体结构的量变过程。从电子结构的角度来看,液–液结构转变的本质是电子由局域态向拓展态的跃迁。该项工作建立了原子结构和电子结构相结合研究液–液结构转变的新策略,有助于从原子核电子层面揭示液–液结构转变的本质。研究了液–液结构转变对Sn₇₅Bi₂₅合金凝固行为和微观结构的影响,结果表明:合金经历了液–液结构转变具有较高的过冷度,最终导致共晶相体积分数增大,共晶相间距减小。（3）采用电阻率和黏度法研究了Cu_xSn_100-x（x=0、10、20、33、40、50、60、75、80和100）合金?的熔体结构。实验发现:Cu₇₅Sn₂₅和Cu₈₀Sn₂₀合金熔体具有负的电阻率温度系数（TCR）,Cu₇₅Sn₂₅合金熔体具有最小的电阻率温度系数24μΩcm K^-1。其它Cu–Sn合金熔体具有正的TCR。分析可知:Cu–Sn合金中存在Cu₇₅Sn₂₅原子团簇。在电阻率理论和质量守恒定律的基础上,建立了计算Cu₇₅Sn₂₅原子团簇含量的方法。结果表明:Cu₇₅Sn₂₅合金熔体具有最高含量的Cu₇₅Sn₂₅原子团簇和最高粘流活化能,这进一步证明了Cu–Sn合金中Cu₇₅Sn₂₅原子团簇的存在。该项工作建立了熔体结构与电阻率之间的定量关系,为熔体结构研究提供了参考和借鉴。（4）宏观偏析是匀质难混溶合金制备长期面临的挑战。为了解决这一难题,研究了稀土La对Al–25Bi难混溶合金重力偏析的影响。结果表明,添加La可以完全抑制Al–25Bi合金的重力偏析,形成匀质难混溶合金。匀质难混溶合金的形成机理为富Bi相液滴在原位析出的LaBi₂相上异质形核,形成针状LaBi₂@Bi复合相液滴,显著降低了富Bi相液滴聚并的概率,有效抑制了富Bi相液滴长大（异质形核效应）;。针状LaBi₂@Bi复合相液滴在沉降的过程中,遇到的阻力较大,沉降速率较小（形状效应）。该项工作指出了复合相液滴形状对于匀质难混溶合金形成的重要影响,是匀质难混溶合金形成的主要原因,并指出LaBi₂@Bi复合相液滴中LaBi₂的体积分数显著影响合金的宏观偏析,为匀质难混溶合金的制备提供新的思路。（5）采用DSC法和原位电阻率法研究Al₇₅Bi₉Sn₁₆难混溶合金的液–液相分离和凝固历程,确定熔体过热处理的工艺参数。利用X射线衍射仪和场发射扫描电子显微镜,研究熔体过热处理对Al–Bi–Sn难混溶合金相组成和凝固组织的影响,探究难混溶合金的凝固组织对熔体过热处理的敏感度,提出一种新的提高Al₇₅Bi₉Sn₁₆难混溶合金核壳结构形成能力的策略。探究液–液相分离中液滴形貌的尺寸依赖性。结果表明:原位电阻率法是一种研究难混溶合金液–液相分离的有效方法。改进的电阻模型可以研究难混溶合金的液–液相分离动力学和计算少数液相的体积分数,揭示液相分离过程和建立难混溶合金的相图。液–液相分离过程分为三个阶段:984–1028 K（形核阶段）、925–984 K（扩散和布朗聚并阶段）和866–925 K（迁移聚并阶段）。熔体的过热处理可以促进Al₇₅Bi₉Sn₁₆难混溶合金形成S²_c–s（Sn–Bi,Al）核壳结构（富Sn–Bi相为核,富Al相为壳）。为核壳胶囊材料的制备,提供有益的参考。熔体过热处理通过增大凝固时间t₀和降低平均凝固速率v和熔体的黏度η,促进S²_c-s（Sn–Bi,Al）核壳结构的形成。液滴形貌具有较强的尺寸依赖性:当液滴凝固小于临界半径r_c时,液滴易于恢复球形;当液滴凝固大于临界半径r_c时,液滴持续发生变形,直至迁移至界面张力梯度?σ极小处附近,方可自发恢复为球形液滴。（6）研究了合金成分与Al_100-x(Bi₄₅Sn₅₅)_x（x=5、15、25和35）合金凝固结构的相关性,结果表明:随着Al含量的降低,少数相液滴的聚并程度增大,S_fh、S_mc、S²_c-s和S³_c-s结构。聚并程度增大的原因如下:难混溶区的宽度增大（0–146 K）;少数相液滴的体积分数增大（8.91%–49.98%）;液–液相分离的时间增大（0–0.46 s）;凝固速率降低(10.2–4.6 mm s^-1)。在铸态Al–Bi–Sn难混溶合金中存在核壳互换,较低熔点液滴的热点效应是造成较低熔点颗粒周围晶粒尺寸较大的原因。这项工作建立了合金组分与液滴碰撞概率之间的定量关系,揭示Al–Bi–Sn难混溶合金结构随成分演化的内在原因,为难混溶合金结构调控提供参考。（7）采用单辊旋淬技术制备Al₈₅Bi₆Sn₉、Al₇₅Bi₉Sn₁₆、Al₆₀Bi_14.4Sn_25.6和Al₄₅Bi_19.8Sn_35.2难混溶合金条带。研究了合金成分、铜辊转速和熔体过热处理温度对Al–Bi–Sn合金条带的厚度、宽度、物相组成和微观结构的影响。结果表明:Al–Bi–Sn合金带中存在（Al）、（Bi）和（Sn）固溶体相。当铜辊转速大于2000 rpm时,合金中有非晶相形成。随着Al含量的增大或熔体过热温度的下降,合金条带的厚度增大,宽度减小。随着铜辊转速的增大,富Sn–Bi相和富Al相的晶粒尺寸逐渐减小。虽然快速凝固可显著抑制合金的宏观偏析,但微观偏析依然存在。经1183 K熔体过热处理,Al₇₅Bi₉Sn₁₆的晶粒尺寸最小。本项工作从热力学和动力学的角度分析了熔体热处理对Al–Bi–Sn合金条带微观结构的影响,晶粒尺寸和形貌的变化归因于迁移速率、凝固速率和液–液相分离时间（L-LPS）的差异。该项工作有助于理解成分和熔体处理对难混溶合金微观结构的影响。