在7050铝合金的半连续铸造过程中,铝熔体在凝固过程中由于溶质分配系数的差异,导致铸锭内外或上下各部位之间在化学成分上产生不均匀现象,即宏观偏析。宏观偏析的出现不仅对铸锭的性能有不良的影响,而且增加了铸锭产生热裂的倾向,同时对后续热处理工艺和制品的最终性能有不同程度的影响。本文在7050铝合金半连续铸造过程中引入超声外场,旨在通过控制液相的流动来达到抑制宏观偏析的目的,主要研究内容包括以下几方面：1、通过进行7050铝合金的半连续铸造实验,描述了7050铝合金铸锭中的宏观偏析现象及微观组织形貌,通过SPECTRO-MAXx立式直读光谱仪和Leica金相显微镜对不同超声功率段的铸锭进行径向测量和观察,实验结果表明：熔体超声处理后的铸锭组织变得细小,混晶减少,溶质元素Zn、Mg、Cu在铸锭径向均呈明显的逆偏析现象,熔体超声处理后的铸锭逆偏析得到弱化,在实验仪器所提供的超声功率内,功率越大,偏析弱化效果越明显,在240W超声功率作用下,Zn、Mg、Cu的偏析比由未加超声时的1.243、1.158和1.19降低为1.086、1.098和1.11。2、针对7050铝合金半连续铸造实验过程中产生的逆偏析行为,对其形成机制及物理模型进行阐述,研究7050铝合金的半连续铸造过程中,采用超声波进行晶粒细化并控制液穴深度,实现对凝固组织和成分偏析控制的技术和相关原理,由铸锭收缩导致溶质在枝晶间的横向流动减弱；两相区液固相相对运动减弱；悬浮晶粒的长大被抑制是超声弱化宏观偏析的主要原因。3、比较铝合金普通半连铸技术和超声半连续铸造技术所得的铸锭试样,研究超声外场对显微组织、合金元素晶内固溶度的影响,并分析其作用机理。实验结果表明：超声明显细化了晶粒,显著提高了合金元素在晶内的固溶度,减小了微观偏析程度,相对于未加超声制备的铸锭,溶质元素Zn、Mg和Cu的晶内相对固溶度分别由63.5%、50%和38.4%提高为85.7%、87.6%和61.7%,强化了合金元素在晶内的固溶,使材料的机械性能得到显著提高。4、基于元胞自动机法耦合有限差分法原理,对坩埚实验中7050铝合金熔体经超声外场处理后的凝固组织进行微观模拟,具体研究不同施振功率和冷却方式对7050铝合金微观组织的作用规律,在实验验证的基础上,对超声细化晶粒的机制进行了说明。模拟和实验结果表明：熔体超声处理后的铸锭,凝固组织得到明显细化,组织形貌也由枝状晶变成为细小等轴晶,超声的空化效应和声流效应使得形核率增加是晶粒细化的主要原因；在实验功率范围内,超声功率为240W时细化效果最佳,此时晶粒的平均尺寸为72um；超声细晶过程需要一个必要时间,冷却强度低时,超声有效作用时间延长,晶粒的均匀化和细化程度增加,超声作用功率为200W时,改变冷却方式,随炉冷却方式所得晶粒最小,平均尺寸为82 um。