Al-Ti中间合金是一种高效的铝及铝合金晶粒细化剂又是一种颗粒增强复合材料,在工业生产中向铝合金熔体加入细化剂是一种方便有效的细化晶粒的方法。本文在制备Al-Ti系中间合金引入超声场,以工业纯铝、氟钛酸钾、钛粉、石墨为原料合成Al-Ti系中间合金。超声声流效应和空化效应能改善第二相粒子团聚,超声波产生局部的高温高压能促进石墨和Al熔体的润湿使得TiC粒子合金化得以进行,为此采用数值模拟的方法对超声波在Al熔体中的传播可视化进行研究,并对合成过程的熔体反应机制进行研究。本论文研究内容如下:（1）基于模态分析的理论基础和ANSYS强大的数值分析和图像处理功能对工具头进行模态分析,用瞬态分析模拟铝熔体内的声压分布以及超声波在铝熔体中传播过程,并分析压力分布轮廓。声流效应在超声探头轴向两侧形成环形声流,由于超声波在粘性液体传播能量不断损失,声压分布形成明显的锥形轮廓。（2）以Ti粉为反应物,将其加入预设温度的Al熔体中制备Al-5Ti合金,通过Ti粉和Al熔体的原位反应生成块状TiAl3颗粒。提出了扩散反应模型用于解释原位TiA13颗粒的生成机理。并探究高温和超声作用对扩散反应的影响。得出以下结论:低温下固液反应生成尺寸为2～14um块状TiAl3颗粒,高温下Ti在Al中的扩散速度增加,固液原位反应生成部分杆状TiAl3颗粒,高温下TiAl3形态由块状向细长板条状变化的趋势。功率超声的空化效应能提高扩散系数,促进Ti粉和Al熔体反应,声流效应形成的冲击波能有效的减薄扩散层,在声流作用下TiAl3颗粒分布更为均匀,但对其尺寸无明显影响。（3）在超声耦合下制备Al-5Ti-0.25C晶粒细化剂,利用超声波的声流作用和空化作用改善Al熔体和石墨颗粒之间的润湿,以实现细化剂的合成过程和改善TiC粒子的团聚程度目的。在TiC合成热力学和动力学研究的基础之上,提出生成TiC粒子的主要机制。并将Al-5Ti-0.25C晶粒细化剂对纯铝做了不同参数的细化实验,认为Al-5Ti-0.25C细化机制是包晶理论和粒子理的论双重作用,TiC和Al原子具有相同的晶格结构和相似的晶格常数为α-Al在TiC粒子团表面形核提供里极为有利的条件,并在Al熔体局部形成浓度梯度完成包晶反应。随着保温温度的延长,细化剂出现衰减现象,TiC不稳定与Al反应生成Al4C3化合物,从而降低了 α-Al在TiC粒子团表面形核的几率。