ZL101合金因密度低、铸造性好,在航空航天、汽车、船舶等领域具有广阔的应用前景,但其晶粒粗大且组织中存在长针状共晶硅,降低了合金的综合性能。细化剂是细化变质ZL101合金最为简单有效的方法。目前,细化剂的发展和应用还有很大的提升空间,有必要对细化剂的制备工艺及细化机理作进一步研究。本课题采用放热弥散法原位合成Al-TiO₂-C晶粒细化剂,并进行细化试验。主要研究了压力、添加量、烧结温度、钛碳比及稀土La₂O₃对ZL101合金细化变质效果的影响。利用OM、SEM、EDS、XRD等表征方法研究了各细化剂的微观组织形貌和相结构,并应用热分析法分析了细化剂对ZL101合金晶粒与共晶Si形核长大的影响,结果表明:Al-TiO₂-C晶粒细化剂均由Al₃Ti、TiC和Al₂O₃这三种相组成,添加稀土的细化剂除上述三种相外,还含有Ti2Al20La相,该相对ZL101合金的初晶有细化作用,同时对共晶硅有变质作用;Al₃Ti、TiC和Al₂O₃均可以作为异质形核的基底,起到细化ZL101合金的目的。压力为90kN时烧结反应充分,细化剂中TiC、Al₂O₃和Al₃Ti相增多,且分布均匀,细化ZL101后合金平均晶粒直径由105.7μm减小到66μm,细化效果较好;细化剂添加量为0.3wt.%时,单位熔体中有效形核核心达到饱和,因此,细化剂的最佳添加量为0.3wt.%。烧结温度为1250℃时,细化剂中Al₃Ti呈圆块状,Al₂O₃相和TiC相数量最多,细化后的ZL101合金平均晶粒直径为73.3mm,此种组织的细化剂细化效果较好。钛碳比为10:1时,生成Al₃Ti数量最多且为圆块状,TiC和Al₂O₃在晶界位置弥散分布,细化后的ZL101合金平均晶粒直径为71.3mm,初晶再辉温度ΔT1=0.4℃,变质前后共晶生长温度之差ΔTE=14.4℃,具有很好的细化效果和较理想的变质效果。压力90kN、烧结温度1250℃、钛碳比10:1时,添加0.3wt.%La₂O₃的细化剂细化ZL101合金后,晶粒尺寸减小为64.5μm,共晶硅呈短杆状或粒状,初晶再辉温度ΔT1=0.3℃达到最小,变质前后共晶生长温度之差ΔTE最大为16.8℃,此种细化剂具有最佳的细化和变质效果。