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二元共晶合金根据其生长方式可分为三类：非小平面-非小平面共晶(N-N)合金、非小平面-小平面共晶(N-F)合金、小平面-小平面共晶(F-F)合金。目前,有关非小平面-非小平面共晶合金和非小平面-小平面共晶合金的研究较为充分,但是关于小平面-小平面共晶合金的研究仍然很少。小平面-小平面共晶合金的两个组成相一般均为金属间化合物相,金属间化合物由于具有长程有序的超点阵结构而能保持很强的金属键结合,因而使其具有特殊的物理、化学和力学等方面的性质。利用这些特性已经成功制备出很多新型材料,可用于交通运输、化工、机械等许多工业部门。但是,由于小平面-小平面共晶合金中的小平面相生长各向异性较强,室温塑性很差难以加工制备,使其难以实现大规模工业化应用。鉴于以上分析,本文以典型的小平面-小平面Ni31Si12-Ni2Si和CoSi-CoSi2共晶合金为研究对象,尝试了多种技术手段对其凝固组织进行控制和改性,取得明显成果。首先使用定向凝固技术方法得到了组织较为规则的Ni31Si12-Ni2Si共晶合金铸锭,使得合金压缩断裂强度得到很大的提升,达到了2100MPa。定向凝固使得组织均匀细化且方向一致,减少了凝固缺陷,从而提升铸锭的断裂强度；其次采用了真空中频感应熔炼并施加旋转磁场的方法得到了组织规则的大体积Ni31Si12-Ni2Si共晶合金铸锭,使得合金塑性及强度也得到了一定程度的提升。但是定向凝固的方法生产效率较低,且铸锭的尺寸受到限制。而仅仅通过施加电磁搅拌的方法虽然也能提高小平面-小平面共晶合金的塑性及强度,但是提高程度仍然有限。最后采用添加微量Ti、Zr、Cu等第三组元元素的方法对模型合金进行凝固组织控制和改性研究,取得了明显效果。研究发现,在添加4wt.%Ti元素的Ni31Si12-Ni2Si共晶合金铸锭得到最大的压缩断裂强度,达到2051MPa,实验结果表明添加了Ti元素后合金的断裂强度得到了较大程度的提升,压缩塑性稍有提升；在添加1wt.%Ti元素的CoSi-CoSi2共晶合金铸锭得到最大的压缩断裂强度,达到820MPa,实验结果表明添加了Ti元素后合金的断裂强度得到了较大程度的提升,压缩塑性稍有提升；而添加4wt.%Cu的CoSi-CoSi2共晶合金铸锭的压缩断裂强度高达1303MPa,压缩塑性提高了40%。由于Ti、Zr、Cu等微量合金元素在模型小平面-小平面共晶合金中的固溶度很小,有选择性的添加的这些与Ni、Co和Si元素的结合能较小的这些元素,因此Ti、Zr、Cu等元素凝固时以单质的形式直接偏析在小平面相的晶界处。由于添加的这些微量元素本身具有良好的塑性,在合金变形时,硬脆的小平面晶粒首先对偏析在晶界处较软的单质Ti、Zr、Cu相进行挤压,使得滑移得以进行,从而显著提高小平面-小平面CoSi-CoSi2共晶合金的塑性和强度。从上面的分析可以看出,通过添加合适的第三组元元素的方法能够同时提高小平面-小平面共晶合金的塑性和强度,我们的方法简单易行,适用于大体积小平面-小平面共晶合金的凝固组织控制和改性,有利于该类合金的大规模工业化生产,该研究具有重要的理论研究意义和工业应用经济价值。