科学研究和工业生产中所用到的金属材料大多数是具有复杂成分的多元合金。Pb-Sn-Bi三元合金是多元合金中最简单的合金之一，对它的研究是探索其它多元复杂合金的基础。Pb-Sn-Bi三元合金也是典型的低熔点合金，广泛地应用于机械、航空、汽车、电器仪表、轻工业以及原子能工业等方面，对这类材料的凝固组织形成及其控制的研究具有重要的理论和实际指导意义。本文通过实验研究了Pb-Sn-Bi三元合金的凝固过程、凝固条件和液态合金结构转变对合金凝固组织和性能的影响，从理论上分析了多元合金的凝固过程及其影响因素。本文所研究的主要内容及结果如下：本文通过研究Pb-42Sn-32Bi合金的凝固过程热分析和组织分析，确定它们的相的组成和凝固机理。初生树枝晶的生长主要受溶质再分配影响，在凝固过程中，液相中的溶质组元含量不断升高，溶质在初生晶的末端大量富集。在不同的冷却速度下，Pb-30.95Sn-50Bi合金的凝固组织形貌产生了很大的差别。在缓慢冷却时，树枝晶不够发达，形状粗大，出现了枝晶熔断现象；在快速凝固时，合金微观组织中的初生树枝晶及晶粒尺寸细小。结合枝晶生长的热力学和动力学理论，建立了三元合金的枝晶生长模型。通过液-液结构转变对Pb-55.71Sn-10Bi和Pb-6.19Sn-90Bi三元合金的凝固过程的热分析和组织观察，研究结果表明：未发生液态结构变化的合金，过冷度较小，组织粗大，随着温度的升高，扩散系数增大，界面越趋向于稳定；合金熔体发生结构转变后，初生相生长的很细密，合金熔体中原子团簇的平均半径减小，合金相析出的过冷度增大，降低了界面稳定性。研究了在快速凝固条件下，液态合金结构对Pb-18.57Sn-70Bi和Pb-55.71Sn-10Bi三元合金凝固组织的演变机理：液态合金结构转变前，合金中初生晶的数量较少，但是形状粗大，存在较大的偏聚；液态合金结构转变后，原子越过液-固界面附着晶体生长需要克服的能垒增大，导致了原子由液相穿过界面向晶体的净跳跃频率减小，使得晶体生长速度减小，凝固组织比液态结构转变前的要细小。在液态合金结构转变前后，其显微硬度的变化幅度是最大的。