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颗粒强金属基复合材料，具有高强度、高硬度、高耐磨性和耐高温等性能，能用铸造方法直接成型复杂构件，因此该材料在航空航天、光学仪器、汽车和船舶等领域具有广泛的应用前景。由于增强体颗粒的作用使其基体材料性质发生了很大的变化，其相关的热物性参数也发生相应的变化;另一方面由于对其个热物理性能参数研究有限，致使颗粒强化铝基复合材料的数值模拟工作受到一定的限制，进而对其应用也产生影响。基于此，本文研究基体材料为A356、原位自生增强相为TiB2颗粒的铝硅合金基复合材料的熔模铸造工艺，结合ProCAST的材料数据库二次开发技术，获得TiB2体积分数为10％的TiB2/A356复合材料的热物理性能参数随温度变化的关系，以某薄壁精密航空零件为例进行熔模铸造数值模拟研究和浇注实验，以解决该零件铸造过程中出现的缩松、缩孔缺陷为目的，为TiB2/A356Al复合材料的铸造应用提供理论依据和技术支持。主要的研究结果如下:
1.根据复合材料性能混合准则并对TiB2/A356复合材料的热物性加以修正，研究了颗粒增强相对复合材料热物性参数的影响，使用基于热物性参数的ProCAST材料数据库二次开发技术得到该复合材料的导热系数、密度、粘度、固相率、热熵等随温度变化的关系。与基体材料A356的热物性参数相比，复合材料的密度、粘度和固相率升高，而导热系数和热熵降低。
2.为验证获得的TiB2/A356复合材料的热物性参数的可靠性，并为该航空零件的工艺改进提供参考和依据，使用ProCAST软件对该航空零件进行熔模铸造模拟，在初始设计工艺参数为浇注温度为680℃、模具预热温度为200℃、浇注时间为3.2s的情况下，模拟结果表明:浇注系统设计合理，铸件及冷却系统的中间部位冷却、凝固所用时间最长，铸件缩松、缩孔缺陷主要集中在该零件的表面、壁厚较薄部位。相同工艺参数的熔模铸造实验证明:铸件的缩松、缩孔缺陷分布情况和数值模拟结果总体上具有一致性，基于热物性参数的材料数据库二次开发技术获得的TiB2/A356复合材料的热物性参数可以满足实际数值模拟要求;
3.对铸造工艺加以改进，将浇注温度设置为750℃、模具预热温度设置为400℃、浇注时间设置为3.2s，并在浇道和冒口周围加保温材料，数值模拟结果表明:铸件及浇注系统实现了自下而上的冷却、凝固;缩松、缩孔缺陷全都分布在浇道、冒口处，零件没有出现缩松、缩孔缺陷。熔模铸造实验也证明:采用改进工艺参数浇注获得的该航空零件的确没有出现缩松、缩孔缺陷;
4.采用混合盐原位反应工艺制取TiB2/A356复合材料，对改进工艺参数所浇注的铸件试样进行电镜实验:由EDS实验说明了复合材料中含有Ti和B元素;通过微观组织分析发现，TiB2颗粒与共晶Si相互交织且出现在α-Al晶界处，分布相对均匀，但出现了一定的团聚现象;TiB2呈柱状或颗粒状，除个别的TiB2颗粒的尺寸达到500nm外，颗粒尺寸都小于300nm，基体和增强相间结合部位无明显缺陷。
本文通过数值模拟和熔模铸造实验证明:由基于热物性参数的ProCAST材料数据库二次开发技术获得的复合材料热物性参数可以满足实际数值模拟的要求，改进的工艺参数可以解决该航空零件在熔模铸造过程中出现的缩松、缩孔缺陷，同时，本文也为ProCAST软件在TiB2/A356复合材料铸造缺陷控制和工艺参数优化方面的工程应用中提供了可靠的案例。