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针对Al-Ti-C体系在原位反应过程中容易形成条块状的中间产物的现象,本文在反应体系中加入CuO,构成CuO-Al-Ti-C体系,在相同的铝合金熔体中进行原位反应。采用光学显微镜、DSC、XRD衍射和SEM、TEM等材料分析方法,对比分析了Al-Ti-C和CuO-Al-Ti-C两种反应体系在铝合金熔体中的自蔓延反应机理、反应产物及其对铝合金显微组织的影响。深入研究了CuO对Al-Ti-C体系原位反应的作用机理和对体系自蔓延反应过程的影响,提出了CuO-Al-Ti-C的动力学模型。得出CuO的加入可以改善Al-Ti-C体系反应的自蔓延过程和生成物的状态的结论。 热力学计算结果表明,CuO-Al-Ti-C体系各反应的吉布斯自由能在本文给定温度区间内都为负,其中Al和CuO反应的吉布斯自由能最低,反应倾向最大;计算了体系中各反应的摩尔反应热,其中Al和CuO反应的摩尔反应热的绝对值最大,反应最剧烈。CuO的加入可以在自蔓延过程中提高Al-Ti-C体系反应的Tad,促进Al-Ti-C体系自蔓延反应的彻底进行,改善生成的增强相TiC颗粒在基体中更为均匀的分布。 对比Al-Ti-C体系CuO-Al-Ti-C体系原位反应的合金组织发现,CuO的加入可以减少Al-Ti-C体系中Al3Ti生成量,促进TiC颗粒的生成。当预热温度同为900℃时, Al-Ti-C体系的原位反应生成合金中有Al3Ti生成,并且呈长条状,生成的TiC颗粒多偏聚在一起;而在CuO-Al-Ti-C体系原位反应的组织中,没有观察到Al3Ti生成,在组织中同时观察到了TiC与Al2O3两种颗粒,并且生成的TiC与Al2O3颗粒较为均匀的分布在基体中,合金的晶粒组织呈等轴晶状,晶粒细小。当预热温度同为1000℃时,相对于Al-Ti-C体系,利用CuO-Al-Ti-C原位反应体系制备的合金组织更为优异,生成的增强颗粒分散更为均匀,组织的晶粒更为细小,平均粒径大约在25μm左右。