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Al/Zn和Al/Cu双金属梯度合金是结合了铝、锌以及铝、铜各自优势性能的合金。浓度梯度是影响此类合金性能的重要因素。在浓度梯度约束下,会形成梯度分布的微观组织,包括相组织、晶体形貌和晶体特征结构。这些微观组织随浓度梯度变化而变化,从而造成材料宏观力学性能、机械性能的梯度分布。本文采用液/液复合法,制备不同浓度梯度的Al/Zn双金属梯度合金及Al/Cu双金属梯度合金。采用光学显微镜以及扫描电子显微镜观测两种双金属梯度合金的相组织、晶体形貌、晶体特征结构。结果表明,Al/Zn双金属梯度合金的α-Al枝晶形貌随着锌浓度的变化而变化,而Al/Cu双金属梯度合金的α-Al枝晶呈现出单一的定向凝固柱状晶形貌。对于Al/Zn双金属梯度合金来说,虽然α-Al枝晶晶体取向转变角是否发生变化是由锌浓度所决定的,但是由于浓度梯度的存在,α-Al枝晶晶体取向转变角在试样截面发生变化的起止位置以及发生变化的距离范围大小会有所不同。实验测量了α-Al枝晶的一、二次枝晶臂夹角,其随着锌浓度的降低逐渐减小。同时,一、二次枝晶臂夹角变化不仅受锌浓度的影响,也受到冷却速度以及浓度梯度的影响。不同冷却速度下的Al/Zn双金属梯度合金,α-Al晶体的晶体生长形态不同。对于Al/Cu双金属梯度合金来说,较低的冷却速度以及较高的铜浓度有利于固/液界面的稳定。在理论计算和实验结果的基础上,建立了凝固参数(浓度C、浓度梯度Gc、冷却速度RT)与结构特征参数(一次枝晶臂间距λ1、二次枝晶臂间距λ2)之间的关系。一次枝晶臂间距随着铜浓度的降低而减小,随着浓度梯度绝对值的增加而减小,随着冷却速度的增加而减小。在给定的实验参数条件下,一次枝晶臂间距(λ1)与铜浓度(C),浓度梯度(Gc),冷却速度(RT)的存在以下数学关系:λ1=68.99RT-0.80+14.14RT-1.18C0.18+0.23RT|Gc|0.34+0.26RT。二次枝晶臂间距随着铜浓度的增加而减小,随着浓度梯度绝对值的增加而减小,随着局部凝固时间的增加而增加,随着冷却速度的增加而减小。二次枝晶臂间距(λ2)与冷却速度(RT),局部凝固时间(tf)的数学关系为:(?)。