中文摘要：

本课题通过实验和理论分析研究梯度强磁场对不同导电性、不同磁性的流体流动的影响。旨在深入揭示磁化力单独影响非导电流体的流动和其同Lorentz力共同影响导电流体流动的作用机制。给出判断梯度磁场下不同流体流动状态的临界判据（哈德曼数（Ha）和雷诺数（Ra））。澄清磁场在影响导电流体的对流过程中Lorentz力和磁化力各自所起的作用和二者之间的关系。进行二元Mn-Sb等合金在不同磁场条件下（均恒和梯度磁场）的定向和缓冷凝固实验，结合上述流体流动变化的结果建立起梯度强磁场影响流体流动同合金凝固组织演变之间的联系。提出利用梯度强磁场直接控制不同导电性和磁性流体的对流并间接控制合金凝固组织的技术原型。本研究将为利用梯度强磁场来直接控制流体的流动以及通过影响流动来间接控制工业生产中的诸多物理和化学过程提供理论和实践依据，也将大大完善和丰富强磁场下的流体力学理论，因此具有重要的理论意义和应用前景。

结论摘要：

有效控制流体中的流动对控制材料的凝固过程及同流动密切相关的其它物理、化学过程有着极其重要的意义。本项目提出通过实验和理论分析研究合金凝固组织和不同导电性、不同磁性的流体流动在梯度强磁场作用下的演变规律；建立起梯度强磁场影响流体流动同合金凝固组织演变之间的联系；最终提出利用强磁场控制流体流动和合金凝固组织的技术原型。为此，选择典型流体和晶体，进行了强磁场条件下的流体强制对流和晶体溶解实验，借助在线测温技术和在线观测技术（暗影法和纹影法）考察了流体的流动行为演变；选择典型合金系，进行了强磁场条件下的半固态等温处理、凝固和淬火实验，借助在线测温技术和多种组织分析和性能检测技术考察了强磁场对合金凝固组织和性能的影响。结果发现，梯度强磁场通过磁化力和洛伦兹力可以对流体产生微重力或超重力及在垂直于重力方向产生驱动的作用效果，得到了流动变化发生的临界雷诺数值；梯度强磁场通过磁化力和洛伦兹力影响合金熔体的流动行为可以影响合金凝固过程中溶质和生成相的分布、合金形核、枝晶和共晶生长、晶体取向等行为，最终显著影响合金的凝固组织和性能。本项目所取得的研究结果为利用梯度强磁场来直接控制流体的流动以及通过影响流动来间接控制凝固过程提供理论和实践依据，也完善和丰富强磁场下的凝固理论和流体力学理论，因此具有重要的理论意义和应用前景。根据本项目研究结果，课题组在国内外重要期刊上共发表论文21篇（其中被SCI检索18篇，EI检索20篇，ISTP检索1篇）；在国外举行的国际会议上发表论文3篇（其中邀请报告2次）；授权国家发明专利1项；获得辽宁省自然科学奖二等奖1项。课题的实施培养博士后2人（出站1人）、博士研究生2人（毕业1人）、硕士研究生5人（毕业3人）。在课题执行期间，日本国家材料研究所（NIMS）的Sakka和Hirota教授、日本日本大学的Ando教授应邀访问课题组进行学术交流；课题负责人刘铁两次赴日本国家材料研究所（NIMS）做访问学者。课题的实施，有效提高了青年教师的科研能力，课题负责人刘铁2013年入选“辽宁省百千万人才工程”千人层次；2013年获批中央高校基本科研业务费种子基金项目1项，2013年获批中国博士后科学基金特别资助1项，2012年获批中国博士后科学基金面上资助1项。