采用A1TiC作为7050铝合金的细化剂，并在铸造中引入高频超声波，通过比较不同试样表面微观组织的晶粒尺寸以及试样中Ti和c元素的分布等特征，研究超声波对A1TiC细化剂细晶效果的影响及其作用机理．研究结果表明：施加高频超声波能够加速TiAl3相的溶解，提高TiC粒子团与铝溶液的润湿性；粗大晶粒的内部存在一个或多个Ti原子偏聚区；而细小品粒中Ti原子的偏聚则集中在晶界上，其晶内保持着一个相对较低的质量分数；施加高频超声波能够抑制TiC粒子团间的融合，减小Ti原子偏聚区的面积以及质量分数，进而提高TiC粒子团的形核能力，使所得的金属凝固组织更为细小、均匀．

采用恒定的超声功率、频率和施振深度，在不同温度区问对铝熔体施加超声振动，探讨功率超声对工业纯铝熔体形核、晶体成长的影响及其作用机制。结果表明，经超声处理的铸锭，凝固组织显著细化，晶粒尺寸为77～405μm，平均抗拉强度纵向提高22．3％，横向提高20．5％，平均屈服强度纵向提高18．4％，横向提高17．5％，平均伸长率纵向提高30．7％，横向降低18．4％。超声空化效应对产生大量晶核、形成等轴晶组织起决定性作用。声流效应能阻止晶体长大、促进晶粒均匀分布、细化组织，但对晶核生成影响较小。当增大施振温度区间时，空化效应得到了充分发挥，结合声流搅拌作用，凝固组织细化程度提高。根据铸锭凝固组织，研究了功率超声的作用区域，发现选择合理的施振温度有利于工业纯铝的超声铸造。

设计了三种材质的超声波辐射器,并通过模态分析优化设计尺寸。同时,开展铝合金超声铸造实验测试了三种辐射器对熔体的耐腐蚀性和对凝固组织的细化效果。结果表明：当Ⅰ型钛合金、Ⅱ型钛合金、石墨辐射器的尺寸分别为134、132、74 mm时,它们与振动系统匹配最好;三种辐射器对铸锭组织均有细化效果,其中,Ⅱ型钛合金辐射器抗腐蚀性强,疲劳强度高,能够长时间连续工作,并具有稳定的细晶效果,可以应用于铝合金半连铸工艺。

分别采取静态连续施振和动态间歇施振两种方式对工业纯铝熔体进行超声处理，并根据空化效应和声流效应理论详细分析了铸锭凝固组织的细化规律。实验结果表明，两种施振方式对凝固组织均有不同程度的细化。连续施振条件下，不同的超声功率对组织的细化效果有所不同。当选取施振功率为170W时，组织细化作用最强，所得晶粒尺寸最小。间歇施振条件下，当超声功率从大到小加载时，组织细化较为理想。每隔不同温度施以不同时间的超声振动时，若处理时间与温度选取适当则能获得比连续施振时更为细小的组织。

以整个超声振动系统为研究对象，根据力电类比原理，利用计算机辅助测量导纳圆。基于导纳圆求得不同工况下振动系统的谐振频率fs和机械品质因数Qm。对比研究其变化规律并对其变化原因进行定性分析。研究表明，fs、Qm随工具杆工作深度的增加而普遍降低；负载温度越高fs、Qm下降越明显；负载粘度增大，fs、Qm均有不同程度的降低；负载横截面积增大，fs略有提高，而对Qm的影响相对较小。在此基础上，同时考虑生产条件及加工要求，确定振动系统与超声波发生器的最佳电端匹配，对铝合金超声铸造具有一定的参考价值。