深过冷凝固是材料在大过冷度下的凝固,是一种极端非平衡凝固。一般它是借助于快速凝固和熔体净化的复合作用而得到的。通过控制凝固过程对平衡偏离的程度所产生的非平衡效应,不仅可以减小偏析、细化组织,而且还发展了非晶、准晶、纳米晶新材料,因此成为近年来最活跃的研究领域之一。本课题主要研究探讨了深过冷凝固后产生的一系列异常结晶行为。为了揭示其理论机理,做了以下工作: 研究了Ni₉9.5B₀.5合金第一次晶粒细化过程缓慢的原因。从枝晶生长条件的角度入手,分析了几种晶体稳定性模型; 考察了扩散系数、温度梯度、生长速率等因素对晶体界面形态的影响,建立了晶体竹节状生长模型,并从理论上推导出晶体过冷度与节点间距的函数关系。通过对实验数据进行非线性拟和,得到了符合实验结果的经验公式,与理论推导得到的函数关系相比,两者的过冷度与晶粒尺寸均符合-2/3 次方的指数关系,从而验证了竹节状生长模型及其理论推导。研究了Ni₉9.5B₀.5合金晶粒尺寸突然回复的临界条件。通过数值计算,得到了晶体界面趋于稳定的临界生长速率,与计算得到的晶体生长速率相比,确定了Ni₉9.5B₀.5合金液固界面归于稳定的过冷度。实验数据、晶体显微结构与理论的数值计算结果相符。通过综合Ni₉9.5B₀.5 合金第一次晶粒细化过程和晶粒尺寸回复过程机理的理论分析与数值计算,确立了它的界面形态特征,从而建立了Ni₉9.5B₀.5合金结晶形貌变化的物理模型。系统研究了Ag-Sn、Ni-Cu 合金快速凝固组织中的成分不均匀性。采用熔融玻璃净化与循环加热法相结合,制备了Ag-Sn（4%）、Cu₉0Ni₁0、Cu₃0Ni₇0 过冷试样,观察了试样的显微结构,并通过理论分析和数值计算建立了枝晶成分变化模型,从而揭示出产生异常成分组织的机理。