共晶凝固是一类十分重要的液-固相变过程而被广泛研究。共晶材料的性能在很大程度上取决于共晶结构的规则程度、特征尺度及共晶组成相的取向。现有的研究显示,在非平衡快速凝固条件下,即使是规则共晶体系,也可能会发生由规则层片/棒状共晶生长向非规则反常共晶生长的转变。但是,目前关于反常共晶的形成机理还存在诸多争议。为此,本文针对目前研究比较广泛,物性参数比较齐全的Ni-Sn共晶合金,采用具有较低凝固速率的铸造方法、粉末雾化急冷快速自由凝固、块体和粉末床激光熔凝快速凝固方法,对比研究了共晶合金从近平衡到快速非平衡凝固过程中的共晶组织演化行为及其相选择机制。本文的主要研究内容及取得的结果如下:（1）明确了Ni-Sn反常共晶组织形成的充分必要条件揭示了Ni-Sn共晶合金在铸态,粉末雾化急冷自由凝固和粉末床激光重熔快速凝固过程中Ni-Sn反常共晶的凝固行为。发现不同凝固条件下的Ni-Sn反常共晶组织可归结为两类:一种是球团状的反常共晶,一种是网络带状的反常共晶。这两种反常共晶组织不但形态上明显不同,而且层片共晶与反常共晶的生长顺序也不同,主要取决于两种凝固方式中是形核竞争还是生长竞争占主导。形核竞争占主导有利于球团状反常共晶组织的形成;生长竞争占主导有利于网络带状反常共晶组织的形成。总体来说,共晶两相自由形核+快速凝固是产生反常共晶的充分必要条件。（2）揭示了Ni-Sn共晶合金两相的竞争及组织演化行为通过对Ni-30wt.%Sn亚共晶、Ni-32.5wt.%Sn共晶和Ni-33wt.%Sn过共晶合金粉末床在不同的扫描速率和激光功率下进行激光重熔,发现在低扫描速率下,三种成分的Ni-Sn共晶合金粉末床经一次激光重熔后熔池顶部均为规则层片共晶组织,熔池中部由初生α-Ni枝晶（Ni-30wt.%Sn亚共晶）或者Ni₃Sn枝晶（Ni-33wt.%Sn过共晶）和枝晶间规则层片/棒状共晶组成,熔池底部为近球形的初生α-Ni相（Ni-30wt.%Sn亚共晶和Ni-32.5wt.%Sn共晶）或者近球形的Ni₃Sn相（Ni-33wt.%Sn过共晶）和带状反常共晶组织。随着激光扫描速率的增大,熔池顶部由完全的层片/棒状共晶组织逐渐变为初生相+枝晶间规则层片/棒状共晶组织,熔池整体组织逐渐细化,熔池底部反常共晶组织逐渐减少,反常共晶区顶部相邻的近球形初生α-Ni颗粒和Ni₃Sn颗粒体积分数随着扫描速率的增大而逐渐递减。随着激光功率的增大,熔池中的组织整体粗化。利用描述枝晶生长的KGT模型和共晶生长的TMK模型分别计算了初生枝晶尖端和共晶界面温度随着生长速率的变化曲线——界面响应函数,揭示了不同的激光扫描速率下Ni-Sn共晶合金粉末床激光重熔熔池顶部初生枝晶和层片共晶之间的竞争生长行为。通过对Ni-30wt.%Sn合金粉末床在激光扫描速率V_S=1 mm/s和2 mm/s时进行激光一次与两次重熔,明晰了粉末床激光重熔道次对激光熔池组织形成的影响规律。发现在激光扫描速率V_S=1 mm/s时进行第二次重熔的熔池底部存在一个带状反常区,而在激光扫描速率V_S=2 mm/s时进行第二次重熔的熔池底部仍是规则层片共晶,指出了初生α-Ni枝晶臂的重熔在一定程度上会促进反常共晶的形成。（3）明晰了反常共晶中共晶两相的取向关系及其生长机理对于Ni-30wt.%Sn亚共晶粉末床激光重熔,熔池底部反常共晶区中的α-Ni颗粒可以根据取向的不同分为两大类:一种取向比较一致,主要来自于初生α-Ni枝晶或者层片共晶的重熔;另一种取向比较随机,主要来自于α-Ni相的自由形核。Ni-32.5wt.%Sn共晶合金和Ni-33wt.%Sn过共晶合金粉末床重熔的熔池底部反常共晶区中的α-Ni相的取向差分布图在60°附近有一个峰值,通过对其中的α-Ni颗粒的欧拉角进行统计,发现许多相邻两组α-Ni颗粒的取向差为60°<111>的关系。这意味着孪生生长的层片状的共晶α-Ni相在激光重熔下碎断应该也是反常共晶组织形成的一个可能原因。利用三维重构技术明晰了Ni-Sn反常共晶的三维组织形貌特征:α-Ni相是不连续的颗粒状,Ni₃Sn相为连续统一的整体;并利用CA模拟发现,生长速度的快速跃迁会导致规则层片共晶发生失稳,在固液界面前沿液相中α-Ni相的先自由形核及随后Ni₃Sn相包裹α-Ni相生长会形成反常共晶组织,而激光重熔过程中,由熔池底部到顶部的凝固过程中确实存在一个由凝固速度为零到接近扫描速率的快速变化过程,相信这也是在共晶合金的激光熔凝过程中易观察到反常共晶的一个可能原因。