中文摘要：

研制出用于金属凝固实验的脉冲磁场实验装置，实现磁场多点测试和温度测试系统集成。测试与计算相结合，认知磁场强度峰值及其分布规律等物理特征，采用单向凝固（大试样）和定向凝固（小试样）两种实验方法，对比分析磁场强度与凝固过程CET临界状态的相关性及其对凝固界面形态的影响。在磁场强度为0.154T时纯铝单向凝固铸锭等轴晶化率达到95%，铝硅亚共晶最佳晶粒细化效果出现在磁场强度0.326T；磁场强度的增大加剧熔体内温度波动，熔体内部温度的均匀化是造成等轴晶化原因之一。利用磁流耦合场模型确定脉冲磁场诱发熔体内部强制对流特征熔体围绕磁芯中心存在四个对流涡，最大流动速度出现在靠近磁芯的熔体表面；脉冲磁场诱发的强制对流对凝固界面前沿温度梯度和溶质分布的影响是CET发生和晶粒组织细化的主因。对于宽结晶间隔铝合金，脉冲磁场的施加影响了定向凝固糊状区的宽度，造成枝晶组织形貌的改变；对于窄结晶间隔铝合金，脉冲磁场的施加，提高了凝固界面前沿的温度梯度，促进溶质均匀分布。直接施加脉冲电流于定向凝固中的纯铝试样，石墨电极可细化枝晶间距，镍电极出现熔合现象。脉冲磁场与晶粒细化剂的复合作用可减小规则共晶层片间距。