落管是地面模拟空间微重力环境的主要设施之一，与此同时落管还提供无容器凝固条件，这为合金的凝固研究提供了一种特殊的环境。由于技术和成本上的原因，短落管数目远多于长落管，因此利用短落管获得无容器深过冷状态成为落管材料凝固研究的主要领域之一；而在世界上为数不多的几座长落管中，由于无容器深过冷效应和微重力效应同时作用、相互耦合，使得长落管在微重力材料凝固方面的研究也受到了较大的限制。本文针对中科院金属研究所50m长落管设备，在理论分析和计算的基础上设计了硅油快淬辅助落管凝固实验，通过简单的实验设计排除了过冷效应的干扰，将以前长落管实验难以获得的单纯的微重力对合金凝固的影响剥离了出来。并利用这一方法分别对Al-Al3Ni，Al-Al2Cu，Ag-Cu三种不同类型的共晶体系以及Al-5wt.％Pb过偏晶合金，Cu-10wt.％Co包晶体系体系进行了微重力无容器凝固实验，发现了在微重力无容器条件下的一些独特的现象。主要工作包括以下几个方面：　　 1、落管中电磁悬浮加热线圈的设计及微重力实验原理的分析与设计。针对小尺寸样品通过计算分析了影响样品悬浮和熔化状态的因素(电源频率，线圈形状，电压大小)，为小样品电磁悬浮加热线圈的设计提供了一定的参考；对落管中不同环境下合金的热历史和微重力状态进行了分析，发现熔点低、发射率低、比热较高的合金熔滴下落50m后的温度变化很小，基于此通过对比分析合金熔滴在自由落体前后的硅油快淬组织可获得微重力环境对合金凝固行为的影响。　　 2、共晶合金(Al-Al3Ni，Al-Al2Cu，Ag-Cu)落管凝固实验。在落管中的硅油快淬实验获得了一种新奇的有规则的颗粒状Al-Al3Ni共晶组织，目前关于这种形貌的规则共晶组织尚未见报道，本文对这种组织形貌形成的原因进行了初步的分析与解释；同时对在落管中不同条件下在Ag-Cu共晶中出现Ag枝晶和在Al-Al3Ni共晶中出现Al枝晶的成因和可能性进行了分析，并定量地分析了过冷度对Al枝晶生长的影响。通过对比在落管中自由落体50m前后的合金快淬凝固组织，对对流对微观组织的影响进行了分析，发现对流改变了液态合金的温度场、溶质扩散的系数以及部分合金的层片间距，并从这些方面解释了所获得的凝固微观组织。　　 3、偏晶合金(Al-5wt.％Pb)落管凝固实验。对落管中不同的环境下凝固的Al-5wt.％Pb过偏晶合金样品微观组织进行了分析，发现重力以及电磁悬浮导致的对流对Pb颗粒分布有较大的影响，同时发现在有气体冷却的环境下Marangoru对流对材料的微观组织的形成产生不可忽视的作用。　　 4、包晶合金(Cu-10wt.％Co)落管凝固实验。利用落管研究了对流对初生Co枝晶形貌的影响，发现较大的对流提高了枝晶的形核能力，大的对流同样使得初生的枝晶易于冲刷破碎而形成颗粒状的枝晶组织。在实验中同时得到了环状的枝晶带分布于top样品的表面，分析认为这可能同硅油冷却时形成的表面与心部的温度梯度有关。