Al-Fe合金是一种新型的轻质耐热合金。普通熔铸Al-Fe合金中存在粗大针状和针片状Al₃Fe化合物,割裂基体,极大地降低了合金强度,限制了合金应用。细化组织是提高合金性能最直接最有效的手段,但到目前为止,Al-Fe合金的许多凝固学问题还不甚了解,组织细化有很大困难。为了搞清Al-Fe合金的某些凝固学问题,本文对液态结构转变、组织遗传性、熔体过热处理及合金元素对Al₃Fe化合物的作用机理作了研究。Al-5Fe合金加热到1200℃以上,DTA曲线上出现一个显著的吸热峰,这是Al₃Fe化合物熔解所导致;从1300℃冷却到1200℃时,DTA曲线上出现一个显著的吸热峰,这是Al₃Fe化合物析出所导致。研究认为,高熔点Al₃Fe化合物是Al-Fe合金的遗传因子。将合金液过热到1300℃进行激冷可以很大程度上抑制Al₃Fe化合物在液相线温度以上的析出,显著细化最终凝固组织,其原因是Al₃Fe化合物充分熔解,消除了合金的遗传性。经1300℃的熔体过热处理,Al-5Fe合金的抗拉强度有了较大幅度的提高,从未处理时的107MPa提高到145MPa,增长幅度达35.5%。Al-5Fe合金的断裂机制也由熔体处理前的解理断裂变为熔体处理后的部分韧窝断裂加部分解理断裂。研究发现,在950℃,Fe在Al液中不是直接溶解,而是先与Al化合形成Al₃Fe化合物,而后Al₃Fe化合物再向Al液中溶解。通过这种方式Fe得以不断地溶解到Al液中。熔炼完毕后,Al-5Fe合金液中含有Al₃Fe化合物。1200℃以下的熔体过热处理对Al-5Fe合金中的初生Al₃Fe化合物有较好的细化作用,但细化效果随激冷工艺而有所不同。高低温熔体混合处理效果最佳;加铝铁混合粉末激冷,Fe粉溶解完毕后产生细小的Al₃Fe化合物,可以作为结晶核心,因而效果较好;加铝锭激冷可以保留高温熔体的优良结构,而且不会带入粗大的Al₃Fe化合物,因此效果也较好;加Al-5Fe合金中间合金激冷会带入粗大的Al₃Fe化合物,对合金的结晶起到负面作用,因而细化效果最差。1200℃以下的熔体过热处理不能使初生Al₃Fe化合物完全转变为针点状和颗粒状,是因为高熔点的Al₃Fe化合物未能充分熔解。Mg、Cr、Co合金化元素对初生Al₃Fe化合物的生长有重要影响。Mg主要分布在基体和初生Al₃Fe化合物边缘。Mg在初生Al₃Fe化合物边缘的富集抑制了Al₃Fe化合物的择优生长,使其长成块状。Mg富集还能导致成分过冷,如果成分过冷足够大,初生Al₃Fe化合物在成分过冷区内会出现内生形核和内生生长。加入Mg后,部分块状初生Al₃Fe化合物类似沉积岩,表面有波纹,其原因是初生Al₃Fe化合物以层状堆垛方式生长。Cr和Co主要固溶在初生Al₃Fe化合物内,通过原子占位抑制初生Al₃Fe化合物的择优生长,使其长成块状。Mg和Mn的复合使初生Al₃Fe化合物长成梅花状、块状或穗状。Mn主要分布在初生Al₃Fe化合物内,有利于初生Al₃Fe化合物长成梅花状和块状;Mg主要分布在基体中,在初生Al₃Fe化合物边缘有轻微富集,有利于初生Al₃Fe化合物长成块状和穗状。由于Mg的抑制作用,穗状初生Al₃Fe化合物中存在缩颈和微裂纹。Cr和Mg的复合有利于初生Al₃Fe化合物长成块状。Cr主要分布在初生Al₃Fe化合物内。当Cr含量较低时,由于Mg在初生Al₃Fe化合物边缘富集,阻碍了Cr固溶于初生Al₃Fe化合物内部,削弱了Cr的细化作用:当Cr含量较高时,Mg的阻碍作用不太明显。在某些特定条件下,针状或针片状初生Al₃Fe化合物可以长成花朵状或星状。花朵状或星状初生Al₃Fe化合物实际上是侧向具有十个分枝的棒柱状Al₃Fe相的横截面。形成花朵状或星状Al₃Fe相的外因是过冷度。只有当冷却速度或过冷度足够大时,才能产生花朵状或星状Al₃Fe相。形成花朵状或星状Al₃Fe相的内因是（100）和（201）晶面的复合孪生生长。