随着对钢材使用性能的要求不断提高，复合脱氧剂的研究开发发展很快，尤其是使用含钡合金作为炼钢用脱氧剂越来越成为人们关注的焦点。 对于含钡合金的脱氧效果以及其脱氧机理，近年来取得了大量的研究结果。但关于该合金体系的热力学性质报道甚少，而合金的热力学性质是合金成分优化设计以及合金生产的重要参数，对于含钡合金体系的热力学性质的研究具有重要的理论意义与实用价值。另外，使用含钡合金处理钢液，对钢材的组织和机械性能的影响机理尚未形成一致看法，有待于进一步深入研究。 本论文利用Miedema二元合金生成热模型和Toop非对称几何模型，结合相关的热力学关系式，计算了含钡二元和三元合金熔体热力学性质，并对经含钡合金处理的钢材进行了组织和机械性能测定，探讨了其影响机理。 结果表明，Si-Ba、Al-Ba和Ca-Ba合金熔体的生成热△H、过剩熵SE和过剩自由能GE均为负值。在钡的摩尔分数xBa相同的情况下，Si-Ba合金熔体的生成热、过剩熵和过剩自由能的绝对值最大，而Ca-Ba合金熔体最小。Si-Ba、Al-Ba合金熔体组元活度相对于理想熔体存在明显的负偏差，随温度升高，活度增加，但增加幅度不大，这表明硅、铝原子与钡原子之间存在较强的相互作用。Ca-Ba合金熔体组元活度在整个成分范围内较为接近理想熔体，温度对其活度的影响甚小，钡原子与钙原子相互作用不大，互溶性较好。 在1873K时Si-Ca-Ba合金熔体的过剩自由能、生成热和过剩熵均为负值。在富硅区域和硅含量较少的区域，各热力学性质的变化趋势较大。过剩自由能、生成热和过剩熵的最小值均出现在xSi=55％，xCa=45％，xBa=0％成分处。Si-Ca-Ba合金中组元钡的加入，对合金的过剩自由能、生成热和过剩熵影响不大，随钡含量的增加，各热力学性质无显著变化。在1873K时Si-Ca-Ba合金熔体组元的活度交互作用系数分别为lnγ0Ca=-0.00957734，εCaCa=0.0262587，εBaCa=0.0198847，ρCaCa=-0.017537，ρBaCa=-0.0159988，ρCaBaCa=-0.0269106。 经含钡合金处理后，钢的奥氏体晶粒细化，珠光体片层间距减小，各项机械性能有不同程度的改善。经过检测发现，残存于钢液中的钡元素大部分处于晶界处，一方面，由于钡的原子半径大，可以产生严重的晶格畸变，阻碍晶界运动；另一方面，钡在钢中是强的表面活性元素，使晶粒表面能发生变化，因此钢的组织得到细化，机械性能提高。