本文以初生相和包晶相均为金属间化合物的Al-25wt.%Co包晶合金为研究对象,采用DSC差热分析对金属间化合物相的形核特性进行了研究,并进一步研究了合金在定向凝固启动前热稳定和1μm/s¹000μm/s的定向凝固过程的微观组织演化。利用金相显微镜、扫描电镜等分析手段,对初生相及包晶相形核所需的过冷度进行了研究,分析了定向凝固启动前初始条件的准备,并进一步研究了定向凝固过程金属间化合物初生相和包晶相的小平面生长特性、包晶反应模式等。获得了金属间化合物相的形核与生长特性,以及定向凝固Al-25wt.%Co合金两相微观组织演化规律和包晶反应机制。合金铸态和定向凝固组织由初生相Al₁₃Co₄、包晶相Al₉Co₂及共晶体组成。包晶两相均呈棱角状,具有典型的小平面相特性,成分严格保持其化学计量比。初生相和包晶相的形核过冷度较大,在32K⁷2K之间。初生相作为包晶相形核基底的作用不明显,包晶相只能局部包裹初生相。在定向凝固启动前的热稳定处理过程中,试样中形成了典型的熔化糊状区。随热稳定处理时间的增长,熔化糊状区内液相含量逐渐减小,糊状区长度也随之缩短,固液界面前沿液相Co含量也逐渐减低,固液界面逐渐平整。合金定向凝固组织中,初生相和包晶相以堆垛方式生长。包晶相在初生相晶粒表面非连续的、堆垛式的形核,包晶相晶粒之间存在明显的液相通道,保证包晶反应的进行。生长速度低于15μm/s时,随凝固距离的增大,初生相体积分数逐渐减小,最后,包晶相取代初生相成为领先相。这是合金初始Co含量较低,金属间化合物相的溶质分凝特性及凝固过程中发生包晶反应生成包晶相等因素综合影响的结果。抽拉速度大于20μm/s时,初生相始终作为领先相,包晶反应对初生相的消耗明显减少。随着生长速度的增大,初生相和包晶相尺寸逐渐减小,液相体积分数逐渐增加,部分包晶相从液相中形核析出。抽拉一定距离后的保温实验证实,在较长保温时间及较高温度区域,才会发生包晶转变导致初生相溶解,定向凝固过程中包晶转变导致的初生相消耗很少。