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孔洞缺陷是铸造铝硅合金中最重要的缺陷之一。本论文利用X射线温度梯度设备（XTGS），在单向凝固条件下，实时观察近共晶铝硅合金凝固过程中孔洞的演化，考察不同共晶生长模式对孔隙率、孔洞的大小、数量的影响以及共晶组织与孔洞之间的交互作用。本论文的研究结果有助于帮助人们理解孔洞形成的物理过程，可为后续的孔洞形成的数值模拟研究与预测打下了坚实的实验基础。完成的主要工作如下：
利用XTGS设备成功实现了凝固过程中孔洞演化的实时观察。通过反复调节上下炉温度和凝固速度，测定温度梯度和界面位置，使凝固过程中液固界面一直稳定在射线观察窗口内某一合适位置。孔洞演化的实时观察结果表明孔洞能够在远离液固界面处形核长大，大部分气泡开始的生长速度很快，然后生长速度变得比较平缓。同时还观察到孔在凝固过程中的变形及合并现象。
通过改变合金成分、温度梯度和凝固速度，在单向凝固条件下得到了胞状晶、胞状树枝晶、柱状树枝晶、等轴晶等典型的共晶形貌。研究发现在本文的实验条件下四种共晶生长模式下孔洞缺陷中气孔占主导地位，缩孔数量较少且尺寸都较小。合金成分一定时，随着冷却速度的增大，孔洞的平均当量半径、最大气孔尺寸均减小，但孔洞密度增大。胞状共晶凝固模式下孔的演化规律主要受孔的生长控制，孔的形核相对次要，而等轴共晶凝固下正好相反，主要受孔的形核控制，孔的生长比较次要。胞状树枝共晶和柱状树枝共晶则处于两者之间，孔的形核和孔的长大对试样整体孔洞参数的影响都非常重要。
根据金相观察结果提出四种孔与组织的交互作用模型。第一种称为共晶原位吞陷孔模型，适用于平界面共晶生长、胞状共晶生长、等轴共晶生长模式下孔的尺寸小于晶粒尺寸时。第二种称为共晶晶粒间孔洞收缩形变模型，适用于树枝共晶生长模式下孔的尺寸小于枝晶尺寸时。第三种称为大孔阻碍共晶生长模型，适用于胞状共晶生长、树枝共晶生长模式下孔的尺寸大于晶粒尺寸时。第四种称为共晶晶粒以大孔为基底形核模型，适用于树枝共晶生长、等轴共晶生长模式下孔的尺寸较大时。