铸造技术历史悠久，随着科学技术的不断进步，工业生产中对于铸件的性能要求越来越高，因此如何通过调整工艺参数来控制铸件的宏观凝固组织并提高其机械性能已经成为当今铸造科研工作者研究的核心问题。本文以传热条件对铝合金铸件凝固组织的影响为研究重点，在广泛参考国内外凝固组织实验研究装置的基础上，以金属高频感应加热和水浴快速冷却为核心，自行设计了一套简单、快捷、易重复实验的定向凝固装置，进行了大量的定向凝固实验。通过实验得到了不同冷却速率下铝合金试样的宏观凝固组织和特定位置处的冷却曲线。水冷金属界面换热系数是描述本文自行设计实验装置传热条件变化的重要特征物理量，而且换热系数的影响因素多，测量与求解难。本文针对上述问题提出了一种求解铝合金水冷界面换热系数的反求方法。该方法首先采用温度变量计算机自动采集系统采集铝合金试样不同条件下的冷却曲线，然后根据数学模型，应用温度场模拟软件，通过试算和迭代逼近的方法使数值模拟的温度曲线与实测冷却曲线相吻合，最后根据数值模拟得到的热流密度和表面温度计算得到铝合金水冷界面的换热系数及其随温度的变化曲线。本文还根据反求得到的换热系数结果，分析了7050铝合金水冷界面换热系数随温度变化的特点及冷却水温度对换热系数的影响，主要结论如下：7050铝合金和其它金属一样，其水冷换热系数最大值也出现在200～230℃温度区间，水温的降低会使7050铝合金水冷换热系数增大，但不会改变换热系数峰值点对应的温度范围。本文采用正交试验的方法研究了不同保温温度、冷却水温等条件对铝合金等轴晶形核率、柱状晶形核率、柱状晶向等轴晶转变位置的影响规律，试验结果表明：降低保温温度、升高冷却水温，会增大等轴晶区的面积；降低冷却水温、降低保温温度会增大铸件柱状晶和等轴晶的形核率。本文还根据正交试验获得的CET位置实验结果，讨论了国内外文献提出的CET位置判据对本研究的适用性，并针对本文的实验条件，提出了具有更高预测精度的CET转变判据。