作为综合性能优异且广泛应用于工业生产中的非共晶成分合金,其凝固过程中通常会出现两次及以上的组织转变,对此目前成熟的共晶转变机理已无法合理解释,因此研究非平衡凝固条件下非共晶成分合金的共晶生长模型具有重要的工程价值和现实意义。本文通过玻璃吸附净化、循环升温加热和触发形核相结合的技术,对Ni-B二元合金深过冷凝固中共晶转变过程及机制系统地进行实验研究。利用高频感应加热炉对合金试样进行多次熔炼,借助高速摄影仪观测了凝固界面形态,并分析出界面生长速率的变化规律;采用红外测温仪实时监测了合金试样凝固过程的温度变化,同时记录了其过程中的冷却曲线,并依此分析出界面再辉速率的变化规律;借用凝固过程中成键与断键的理论模型,深入分析了再辉速率与界面生长速率的内在联系。另外使用金相显微镜、扫描电子显微镜和透射电子显微镜观察了凝固后试样的微观组织,利用凝固组织的演化特征与格子计数法对合金成分进行核准,并由此探讨了非平衡条件下的共晶生长的理论模型。之后,运用单辊甩带法制备出Ni-B二元合金非晶带材,并对带材进行了不同的退火处理,采取X射线衍射仪、同步热分析仪、透射显微镜研究了退火前后试样的组织结构与热稳定性,同时选用显微硬度仪分别对凝固试样与非晶带材进行了测定对比。主要结论如下:通过研究非共晶成分Ni-B合金深过冷凝固特性,获得了再辉速率、界面生长速率与成分和过冷度之间的变化规律,利用键能模型推导出再辉速率与界面生长速率呈正比例关系。再辉速率、界面生长速率均随过冷度的增大而增大;且合金成分越靠近共晶成分点,其再辉速率与界面生长速率越大。由热力学公式得知,过冷度越大,形核驱动力越大,合金完成共晶转变所需时间越短,则再辉速率与生长速率越大,此时界面尖端数目减少,界面趋于光滑。而成分越靠近共晶点时,温度达到平衡相图共晶转变温度时,非共晶合金会因成分过冷先到达伪共晶区发生相变,此时原子的扩散速度更快,从而完成共晶转变的时间更短,速率就越大。通过观察非共晶Ni-B深过冷凝固组织演化过程,发现了组织形态与非共晶成分之间的内在关系,并以理论模型分析出晕圈的体积分数/质量百分比与其相图上的两液相线斜率(mα、mβ)、两平衡分配系数(kα、kβ)、共晶成分点(Ce)和样品的成分(C0)等相关。亚共晶合金组织中,枝晶状或棒状α-Ni相占比较大,而层片状共晶相在过共晶成分中占比较大。因亚共晶Ni-B合金中,α-Ni率先形核,以小平面形态生长为粗大枝晶;而随着成分增大,完整树枝晶逐渐熔断,α-Ni出现脱熔现象;到过共晶Ni-B合金时,由于竞争生长机制,此时Ni3B为先析相,被后形成的α-Ni做基底依托形成晕圈组织。同时结合格子计数法和增重法核准Ni-B合金成分,当格子计数法的计算结果与增重法的配比成分之间的误差较小时,以增重法配比的成分为准;若两者相差较大时,配合凝固组织规律和X射线衍射分析,以格子计数法计算的成分为准。利用高真空单辊甩带法成功制备出具有较高硬度的Ni-B非晶合金,并分析了晶化温度与晶化时间对其非晶合金组织的影响。在高温度与长时间的晶化处理后,Ni-B非晶合金逐渐出现尖锐的衍射峰,且晶粒取向不断增加,并确定出析出相主要为α-Ni和Ni3B。且晶化处理之后,成分越大的带材组织其玻璃转变温度越高,但其硬度与韧性较之同成分下的凝固组织均有降低。同时观测到随晶化温度的不断升高,Ni-B非晶合金表面由混乱无序的无组织相,逐渐呈规律性排布,并逐渐粗化成与初生相类似的枝晶状组织。随晶化时间的不断延长,Ni-B合金的液体过冷度越大,结晶度逐渐增大,晶体转变过程越快完成。