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亚稳金属熔体的热物理性质及其快速凝固研究是当前空间材料科学和凝聚态物理领域的重要课题。本文将电磁悬浮技术和液滴振荡法及落滴式量热方法相结合，分别实现了深过冷金属熔体表面张力和比热的定量测定。采用电磁悬浮无容器处理、落管无容器处理及熔融玻璃净化三种实验技术，系统地研究了Co-Mo和Ni-Sb二元共晶合金在深过冷条件下的快速凝固规律。主要取得以下几方面的研究结果。 解决了高频电磁场中微弱信号的采集及处理问题，利用纯金属Ni对表面张力测定装置进行了标定，结果表明实验装置具有良好的可靠性及准确度。在此基础上，利用电磁悬浮技术结合液滴振荡法定量测定了过冷液态Co、Co-10％Mo、Co-26.3％Mo和Co-37.6％Mo合金的表面张力。在悬浮无容器处理条件下，分别获得了233K（0.13Tm）、223K（0.13TL）、213K（0.13TL）和110K（0.07TE）的最大过冷度。实验发现Co-Mo合金表面张力随温度的降低呈线性连续增加，随Mo含量的增加呈二次曲线关系增加。在实验所涉及的温度范围内σCo=1875-0.332（T-Tm）mN/m，σCo-10％Mo=1894-0.31（T-TL）mN/m，σCo-26.3％Mo=1932-0.330（T-TL）mN/m，σCo-37.6％Mo=1985-0.34（T-TL）mN/m。利用Butler方程对Co-Mo合金的表面张力进行了计算，计算结果与实验结果相一致。 利用电磁悬浮技术和落滴式量热方法相结合，对Co-10％Mo、Co-26.3％Mo和Co-37.6％Mo深过冷液态合金的比热进行了定量测定，发现比热在实验达到的过冷度范围内随温度变化不大，分别为41.75、43.73和44.82 Jmol-1K-1。Co-Mo合金比热随Mo含量的增加呈线性增加。 对过冷液态纯金属Co的粘度、自扩散系数、密度和热扩散系数进行了理论计算，利用获得的热物性参数对Co的枝晶生长速度进行了计算，计算结果与实验数据吻合较好。在测定比热和表面张力的基础上，对Co-Mo合金焓变△HLS、熵变△SLS和Gibbs自由能差△GLS进行了精确计算并与Turnbull的线性估计模型进行了对比，发现Turnbull线性估计在超过一定过冷度后会产生较大偏差，这导致在随后的形核率计算中产生了巨大偏差。对Co-Mo合金的晶体生长规律和液体流动特征进行了探讨。枝晶生长速度计算表明，比热的实验测定值 摘 要较之于估计值的计算结果更加符合实验数据。在液相流动准则数Marangoni数和 Ryleigh数的计算中发现，随着过冷度的增加 Marangoni对流和 Stokes运动加剧，Mo含量的增加使Mrngoni对流加强而使重力驱动对流减弱。 利用电磁悬浮技术和落管无容器处理技术分别实现了C。－26．3％MO单相合金和COl7石％MO共晶合金的快速凝固。实验中取得的最大过冷度分别为 213K（．13TL）和390K(．24TE卜随着过冷度的增大，Co上6．3％Mo合金中a（o固溶体枝晶生长由溶质扩散控制生长向热扩散控制生长转变；CO－37．6％M。共晶合金则发生了层片共晶到不规则共晶的转变。发现C。－37石％M。共晶合金中两共晶相以枝晶方式生长，这说明不规则共晶是两共晶相枝晶协同生长而成的两相复合枝晶；基于竞争生长原理对CO－M。合金的共晶共生区进行了理论预测。 系统研究了N卜幼二元共晶合金系在深过冷和无容器快速凝固条件下共晶组织的生长规律。利用玻璃净化法使Ni－36％Sb和Ni－52．8％Sb共晶合金分别获得了 225Km．16几）和 ZI SK（0．16X）的过冷度。随着过冷度的增大，在落管无容器处理和熔融玻璃净化实验中这两种合金都发生了层片共晶到不规则共晶的转变。这说明“层片共晶一不规则共晶”转变与共晶类型无关，而是二元共晶合金深过冷条件下普遍发生的一种现象。对＊－32OSb亚共晶和 Ni－38OSb过共晶合金的落管无容器处理证实了理论预测的共晶共生区。前者逐渐由“枝晶＋枝晶间共晶”转变为全部共晶组织：而后者只发生了枝晶熔断现象。 在落管无容器处理条件下，CO－37．6oMO和 Ni－36oSb共晶合金凝固组织中都形成了球形不规则共晶晶粒。揭示了这种组织的形成机制：自由落体过程中的低重力效应及小液滴的特征尺寸效应使自然对流及Stokes运动显著减弱，从而使固液界面前方的热扩散场和溶质扩散场呈现良好的空间对称性。