研究强磁场下金属相变的基本热力学关系,探讨其微观动力学机制,研究强磁场下金属形核和界面迁移行为,搞清强磁场对晶粒和第二相等组织的尺寸、方向、分布和晶体学位向等的影响规律,掌握磁性不同的合金在强磁场下相变和再结晶的特点,构建强磁场下金属凝固、固态相变和再结晶的基本理论框架,为发展强磁场下制备新型金属材料技术奠定理论基础。
发现10T磁场提高Bi-Mn合金凝固温度20℃以上,分析了不同磁性物质凝固点与磁场之间关系。搞清了初生晶粒取向聚合规律,建立相应数学模型。发现强磁场降低Al-Cu单相合金生长界面的稳定性,促进分枝;细化Al-Cu共晶片间距和改变组织形态;促进Bi-Mn共晶形成规则纤维组织,并粗化组织;可控制晶体生长方向。提出颗粒在梯度磁场中迁移和分布的数学模型;搞清了Al-Si合金组织在磁场中细化以及变质效果改善的规律。发现强磁场与交变电流复合细化晶粒作用存在极值。发现强磁场显著促进42CrMo钢的先共析及共析转变,明显影响其回火转变。提出了磁场的磁化作用促进渗碳体球化的新模型,和中碳钢强磁场快速退火新方法。发现强磁场明显影响50钢的奥氏体冷却转变相的组织形貌、晶体学取向及晶界特征分布。提出了先共析铁素体晶粒沿磁场方向伸长模型及特殊取向晶粒择优形核与长大模型。发现强磁场退火抑制了铁磁性IF钢板的回复与再结晶并提高其再结晶α织构强度;促进顺磁性铝和铝合金的回复与再结晶并提高其再结晶立方织构强度;促进球墨铸铁中珠光体转变。在常压、高温和强磁场下催化纳米碳黑制备出纳米金刚石和新金刚石粉,并搞清其生成机制。