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在半固态A356铝合金的凝固过程中,添加稀土RE并以L→α-Al+RExAly共晶反应为基础,完成了复合工艺设计及其构效关系的研究,还探讨了该工艺对铝合金凝固组织协同细化的影响。依据Al-RE共晶反应的各属性特征,掌握一种保温工艺设计的新思路,并通过实验工艺一步步的优化和验证,从而确定最终复合工艺内的各组成工艺的属性及其相应的实验参数。因此,本研究的整个思维逻辑是通过工艺设计与实验验证相结合的方法,按照晶粒形核、长大的顺序,针对不同阶段选择不同属性的细化工艺,从而“对症下药”,获得有效的细化效果。设计一种新型的双重梯度（n阶）保温工艺,该工艺仅用于多元稀土细化半固态铝合金凝固组织的研究领域。合金凝固过程对应的是一个温度区段,因此将多元稀土的L→α-Al+RExAly共晶反应与该温度范围产生关联,设计一种能够优化形核基底特性,并在合金凝固温度区间内扩大稀土细化能力的新型保温工艺。按照工艺设计流程,筛选多元稀土Gd、Y、Nd、Ce,构建645℃/30 s-635℃/40 s-625℃/50 s-615℃/60 s的双重梯度（4阶）保温工艺。该工艺在稀土种类、化学反应类型方面具有可替换性,在稀土种类数及梯度温度阶数上具有灵活性,在共晶反应发生状态上具有调控性。研究了x%Nd与电磁搅拌对半固态A356铝合金凝固组织的细化及拉伸性能的影响。推测x%Nd与NdxAly的相互关系及其相应的物化演变规律为:当x%Nd（x=0.10.8）发生变化时,根据NdAl2-NdAl3-Nd3Al11-NdAl可能的物相转变,其形貌可能遵从“（块状-小豆状）-（颗粒状-短棒状）-（针状-条状）-（板状）”演化,初生相以其为异质基底的形核效率可能呈现出“NdAl2（半共格,有效形核）-NdAl3（11.53%,中等有效形核）-Nd3Al11（6.13%,接近最有效形核）”的特性。推测不同NdxAly对初生相细化的影响角度不同:NdAl2更偏重于对初生相生长的抑制作用、NdAl3对促进初生相形核与抑制其晶粒生长都有影响（但抑制作用更大）、而Nd3Al11主要着重于对初生相形核的促进作用。由0.6%Nd+（30 Hz-15 s-4 A）构成的优化工艺可以获得更加显著的细化、强化效果,对应初生相的平均等积圆直径为87.15μm,形状因子为0.55,晶粒个数70,且合金平均抗拉强度与伸长率分别为218.80 MPa和8.3%。利用设计的双重梯度（4阶）保温工艺验证多元稀土（Gd、Y、Nd、Ce）对半固态铝合金凝固组织的梯度细化影响。四元稀土对三个细化特征参量的主次影响及其变化幅度各不相同:D:Y>Ce>Gd>Nd;F:Y>Ce>Gd>Nd;n:Y>Gd>Ce>Nd,但总体而言,对D、n的影响大于F。计算多元稀土的优配比为:0.5%Gd+0.4%Y+0.2%Nd+0.2%Ce,其对应生成的产物占比顺序为:α-Al（Nd）>α-Al（Ce）>α-Al（Y）>α-Al（Gd）>>GdAl3>YAl3>Al11Ce3>Nd3Al11,其中α-Al的占比均超过99%,而RExAly不足1%。双重梯度（4阶）保温工艺可以促进多元稀土生成高数密度（详指α-Al）和多样化（详指RExAly）的共晶产物,进而提高其细化能力。其初生相的平均等积圆直径为85.118μm,形状因子为0.786,有效晶粒个数为75。设计新型的复合工艺并探究其构效关系。不同细化工艺对形核基底的影响程度不同,按照晶粒先形核后长大的顺序,分别设计恰当属性的细化工艺,并借助双重梯度（4阶）保温工艺前后关联,从而构建新型的“化学细化+梯度保温+物理细化”复合工艺。阐明复合工艺的构效关系:即结构的创新性,效果的优越性。借助实验验证复合工艺设计的可行性,并研究该类型的复合工艺对铝合金凝固组织协同细化的影响。该工艺利用三重细化可以提高同批次完成形核的初生晶核数目以促进其形核程度相对均匀稳定,并达到协同细化的预期结果。半固态A356铝合金在复合工艺条件[（0.5%Gd+0.4%Y+0.2%Nd+0.2%Ce）+（645℃/30 s-635℃/40 s-625℃/50 s-615℃/60 s）+（30Hz-15 s-4 A）],其对应初生相的平均等积圆直径为80.408μm,形状因子为0.746,有效晶粒个数为86,协同细化效果显著。