在实际的Al合金生产中,在一定条件下,其组织易出现发达的异常晶粒,即羽毛状晶。由于其具有高的各向异性和不均匀性,所以在生产中应尽量避免。本文针对羽毛状晶形成的条件,研究了Cu、Mg元素对Al合金中晶体生长和晶粒形态的影响,以期探明这两种合金元素对Al合金羽毛枝晶形成的影响,此方面的研究不仅会极大地丰富金属的凝固理论和晶体的生长理论,具有重要的理论价值,而且是消除羽毛状晶体,获得细小等轴晶,提高材料力学性能的基础。本文分别对不同溶质含量的金属型铸造、半固态急冷、定向凝固Al-Cu、Al-Mg二元合金进行了研究,并与相同凝固条件下的纯铝组织进行了对比；与此同时,也对课题前期的实验结果进行了检测；得出如下主要结果：由前期的检测结果可知：温度梯度越大,越容易形成羽毛状晶,在较高的浇注温度(大于700℃)时,形成了羽毛状晶。Si元素的加入减弱了羽毛状晶的形成,并随着Si含量的增大,其影响越来越大。而经P变质后,因初生Si颗粒变小,对枝晶生长的阻碍作用减弱。在纯铝中：随着浇注温度的升高,靠近铸棒边缘处的柱状晶区的初生α-Al晶粒的形态变化规律为：胞状晶→柱状树枝晶,且柱状晶区的宽度不断增加；中心区域初生α-Al晶粒由发达的等轴晶变为细小的等轴晶；当浇注温度升高到足够大时,等轴晶区消失,被柱状晶区所取代；晶体生长取向由靠近<100>方向的取向向<110>取向转变,即促进了其向羽毛晶生长方向的<110>方向的转变。以上都反映了温度梯度在凝固中的作用：温度梯度越大,越容易形成柱状晶。在不同溶质含量的金属型铸造Al-Cu、Al-Mg合金中,随着Cu、Mg含量的增加,Al-Cu、Al-Mg合金中柱状晶区的宽度随溶质含量的增加而不断减小直至消失；一次枝晶臂(即主干)间距则随溶质含量的增加而持续增加；柱状晶由胞晶变为柱状树枝晶,最后变为等轴枝晶。且中心区域晶粒由粗大发达的等轴晶变为细小的等轴晶,并出现了大量的三次及以上的细小枝晶臂。通过对试样的EBSD检测得出：Cu、Mg元素确实对Al-Cu、Al-Mg合金中初生晶的生长取向有影响；生长方向的改变与元素含量有关。通过对半固态急冷试样的EPMA检测得出：在晶体长大过程中,溶质元素富集在固液界面处,且枝晶前端和侧面的溶质元素的富集量不同,侧面的溶质元素的富集量大于枝晶前端的富集量。此现象促进了大长径比的柱状晶的形成。通过对定向凝固条件下Al-Cu、Al-Mg合金微观组织的研究可知：随着溶质含量的增加,晶体由无枝晶臂的胞晶变为柱状树枝晶,最后变为等轴枝晶,平行生长趋势减弱,柱状晶间距逐渐增大。