铝作为一种经典的有色金属,由于密度轻,强度高是轻质结构件的首选,也被广泛应用于军事航天和民用建筑领域。随着科技社会的进步,优秀的科学家们对铝的研发做出了更深入的探索,希望开发出综合性能更高的材料。众多的措施中,孕育细化在国际上具备很高的研究热潮,作为一种提升铝合金的性能常用的高效手段。此外,向铝熔体中添加细化剂对环境友好且方便。本课题利用原位合成法制备出来了包含不同亚微米晶陶瓷颗粒的孕育剂,并对其细化效果和作用机理进行了系统的阐明。本文是将铝粉,钛粉,碳化硼和石墨烯按配比进行球磨混料后,外加冷压后烧结的工序制备出来主要含有不同粒径的Ti B2和Ti C的块体,又经过快速凝固技术得到薄带。实验表明,含陶瓷相的孕育剂薄带对Al-Si合金都是有益的,在细化过程中发挥最大的作用。Al-Si合金仅需添加0.6 wt.%的薄带,便可使晶粒尺寸由没孕育处理的750μm减小到120μm。此外,Sr的变质可以使硅相呈现网状,这种网状结构更有利于T6处理。经过T6热处理后,变质Al-Si合金中硅相的形貌发生明显的变化,由不规则的长针状变为弥散的圆点状。最终,Al-Si的抗拉强度,屈服强度,伸长率和维氏硬度分别达到了302 MPa,270 MPa,7.6%,119.6 HV。这样的改变都得益于Ti C和Ti B2粒子在Al中的微观演变以及良好界面结合的存在。研究表明,石墨烯作为辅助原料制备的Ti C-Ti B2/Al孕育剂是一种可行的孕育剂。利用真空熔炼和快速凝固的技术得到含有不同尺寸的Al N-Ti N/Al复合孕育剂。X射线图谱显示,复合孕育剂中含有Ti N,Al N和Al3Ti这三种增强相。这些增强相的尺寸约为500 nm,它们的存在会一定程度的减小晶粒尺寸。通过SEM表征,观测到陶瓷相的尺寸和分布都比较均匀。同时能谱发现微量的Si存在Al中,可以起到一定程度的固溶强化作用。此外,超声空化对提高铝的性能有显著的疗效。在共振频率为28171 Hz时,添加0.4 wt.%孕育剂带,铝熔体内会发生一系列的物理变化。此时纯铝的效果最佳,晶粒尺寸由760μm降低到140μm。而且拥有拉伸强度142.1 MPa和硬度109.3 HV的力学性能。研究表明,超声空化协同多相纳米晶陶瓷颗粒变质细化纯铝是十分有效的措施。