偏晶合金，作为一种具有广泛应用前景的合金，受本身凝固特点的限制，其制备工艺一直是冶金和材料科学家致力探索的重要领域。凝固过程中液液相分离是导致凝固组织偏析严重甚至分层的主要原因。通过多年研究，液相分离机制已经得到了较为一致的结论，抑制偏晶合金凝固过程中的各种对流以及第二相液滴的运动凝并是制备出具有应用价值偏晶合金材料的关键。强磁场下凝固作为新兴的前沿领域，近些年吸引冶金和材料科学家开展了广泛的研究，并得到了一系列令人鼓舞的实验结果。例如强磁场抑制金属熔体中的对流、强磁场有助于得到取向组织、强磁场对导电熔体内颗粒的运动具有明显的抑制作用等。那么外加强磁场能否会影响偏晶合金的凝固过程，并为今后制备均匀的偏晶合金材料提供一条新思路呢？围绕这个问题，本文选取典型二元Zn-Bi偏晶合金为研究对象，开展了强磁场下Zn-(4～15)wt％Bi过偏晶合金的凝固、电磁复合场下Zn-30wt％Bi合金凝固以及电磁复合场下偏晶合金凝固的动力学物理模拟研究。　　 采用在强磁场下进行水淬凝固Zn-(4～15)wt％Bi的方法，考察了强磁场对上述合金凝固过程的影响规律，结果表明：强磁场抑制了使得液液相分离后第二相熔滴的各种粗化效应；水冷淬火冷却条件下，12T磁场中能够凝固得到偏析被完全抑制的Zn-4wt％Bi合金，6wt％Bi～15wt％Bi各成分合金凝固组织中Bi相聚集区域出现上移结构，强磁场明显细化了凝固组织中第二相颗粒的平均直径。进行了强磁场中液滴运动速度的相关计算，将液滴运动时受到的磁致阻力转化为液滴周围Zn熔体有效粘度的变化，通过Hartmann数计算有效粘度，从而得到12T磁感应强度可以使直径为50μm液滴的Stokes沉降速度减小86.4％；使由于Marangoni对流驱动而产生的运动速度降低为原来的24％。通过计算强磁场中Bi原子获得附加能的大小，得到12T磁感应强度下Bi原子扩散系数减小了3.6％。　　 基于第二相熔滴细化有助于减缓偏晶合金偏析的思路，本文探讨了采用电磁复合场制备匀质偏晶合金的可能性，实验结果表明：电磁复合场能够在地球环境中，以及较低的冷却速度(0.42℃/s)下，显著抑制Zn-30wt％Bi过偏晶合金凝固中的比重偏析，甚至制备出宏观无偏析的偏晶合金材料，这一结果迄今为止未见报道。实验通过考察磁感应强度、电流密度以及电流频率的影响得到复合场制备技术的最佳工艺参数为磁感应强度10T、交变电流密度为8.5A/cm2和交变电流频率为50Hz。理论分析表明，复合场影响偏晶合金比重偏析的核心机制为：电磁诱发的Lorentz力致使液滴破碎，进而减小液滴平均直径，降低液滴运动速度；与此同时，Lorentz力作用下，液滴运动路径发生改变，运动“迎风”面积增大，从而增大运动阻力系数，减缓第二相熔滴运动速度。　　 基于相似原理的基础上，文章采用物理模拟方法，从可视化角度，探讨了复合场下过偏晶合金凝固中液液分离过程的动力学行为，结果表明：过偏晶合金凝固中电磁复合场的施加，不仅具有破碎液滴以及改变其运动路径的效果，还可以使已分层液相重新混匀；并且随着施加电磁体积力的增大，两液相混匀程度增加，第二相液滴平均直径减小。模拟结果还发现，电流频率对液液分离以及熔滴的沉降速度影响等均存在最佳值，这与前述的试验结果能定性吻合。　　 综上所述，本文的研究结果表明，在利用强磁场对导电熔体及其中熔滴运动的强烈抑制效应的基础上，如果能采取合适的辅助手段，如快速冷却技术、熔滴细化技术等，有望在常规重力背景下，制备出凝固组织均匀的大尺寸过偏晶合金材料，这对今后过偏晶合金在工业中的广泛应用，具有重要的借鉴意义。