铝合金具有优良的铸造性能、力学性能和物理性能,是目前使用最广泛的铸造材料之一,在航空航天等重要领域中具有十分关键的应用。铝合金铸件的凝固组织是影响其综合性能的重要因素,通过金相组织观察等实验方法只能获得凝固结束后的凝固组织情况,难以直接观察和分析凝固过程中铸件组织的变化过程。数值模拟技术可以直观地模拟出铸件在凝固过程中不同阶段的凝固组织分布,从而可以有效地指导铸造工艺的设计和优化。本文针对铸造热物性参数反求、铝合金铸件宏观相成分预测以及二次枝晶臂间距预测等方面展开研究。主要内容包括:（1）以铸造凝固测温实验的温度数据和数值模拟温度场为基础,通过铸造热物性参数反求的正交实验,求解得到准确的热物性参数。基于反求的热物性参数,通过数值模拟获得符合实际情况的凝固过程温度场。（2）通过材料性能模拟软件JMat Pro的计算,建立了铝合金的相成分数据库。基于铝合金相成分数据库和数值模拟温度场,采用温度场线性插值和相成分增量累加的方法,建立了铝合金铸件凝固过程相成分计算模型,实现了铸件凝固过程中不同时刻的宏观相成分分布的预测。（3）基于凝固过程二次枝晶臂间距的演化机理,通过求解局部凝固时间的方法建立了铝合金铸件凝固过程二次枝晶臂间距计算模型,可以预测得到铸件不同部位的局部凝固时间分布和二次枝晶臂间距分布。（4）分别针对轴承座铸件和阶梯型铸件的凝固过程,采用所开发的铝合金铸件相成分计算程序和二次枝晶臂间距计算程序进行宏观相成分、局部凝固时间以及二次枝晶臂间距的分布预测,通过与金相组织观察实验的结果进行对比分析,验证了预测程序的准确性和可靠性。本文基于合金相成分数据库和凝固过程二次枝晶臂间距演化机理,建立了铝合金铸件相成分计算模型和二次枝晶臂间距计算模型,实现了铸铝件凝固过程中的宏观相成分分布和二次枝晶臂间距分布的预测,该预测程序可以为铸造工艺的设计和改进以及铸件产品质量的评估提供了有效的指导,具有重要的应用价值。