本文主要利用光学显微镜、X射线、扫描电镜和透射电镜研究了常规铸锭和电磁铸造的Al-Cu和7075A1合金铸锭，以及常规铸锭和电磁场频率为25Hz、电流强度分别为60、80、100A和电流强度为100A、电磁场频率分别为15、25、35Hz作用下，高强Al-Zn-Mg-Cu铝合金铸锭组织结构的变化，并结合金属凝固理论和磁流体力学，分析了低频电磁场作用下熔体中电磁力的分布，以及熔体中流动场和温度场的变化，讨论了电流强度和电磁场场频率影响凝固组织的理论依据。 首先，通过对低频电磁场作用下熔体中磁感应强度和电磁力进行描述和分析，得出电流强度大小与电磁力大小成正比，电流频率大小影响电磁力的分布。在低频范围内，适当频率可以使电磁力成一定梯度分布于熔体内部，得到速度和强度较好的强制对流。 通过对常规和电磁铸造的Al-Cu和7075A1合金铸坯组织的研究，发现电磁铸造的锭坯晶粒细化，7075铝合金的晶粒大小分布比较均匀，枝晶臂间距缩短；合金的择优取向发生变化，并且基体A1点阵常数变小，可以推测Cu在基体中的溶解度增大。 通过对高强Al-Zn-Mg-Cu合金铸锭在不同电流强度和频率下组织结构的详细研究，发现在电磁场频率为25Hz时，随电流增大，晶粒越细小。电流强度为100A、电磁场频率为25Hz时，晶粒细化最明显；电磁场有利于消除高强铝合金的择优取向；随电流强度增大溶质元素分布更加均匀，宏观偏析减轻；电磁场使晶内析出相尺寸减小，形态由常规铸锭的片状转变为颗粒状，并且存在亚稳η/相，晶界两侧无析出带宽度变窄。电流强度为100A、频率为25Hz时，晶界两侧无析出带宽度最窄，为100nm左右。 实验结果表明，电流为100A时，与频率15Hz和35Hz相比，25Hz是获得较好凝固组织的最佳频率。 结合金属凝固理论和电磁细晶铸造熔体中流动场和温度场变化，得出电磁铸造使铝合金锭坯晶粒尺寸减小的主要原因是：电磁场作用使过冷度增大，临界晶核半径rk’和形核功△Gk都减小，有利于形核；强制对流作用使液-固混合物保持流动，并在生长的枝晶上产生机械剪切作用，使枝晶上脱落下来的碎块漂浮在熔体中，成为熔体中心的新晶核，提高晶核数目；熔体内温度梯度减小，减小成分过冷现象，使晶粒处于一个相对均匀的生长环境中，消弱了枝晶的生长条件；电磁搅拌作用打碎了树枝晶，枝晶碎块之间以及它们与液体之间的碰撞、摩擦和冲刷，也会抑制了枝晶的生长，使等轴晶增多。 强制对流作用促使溶质元素均匀分布，减少偏析现象；溶质分配系数增大，提高了溶质原子在基体中的固溶度。 电磁场促使熔体的凝固速度加快，导致缺陷(如位错和空位)密度提高，这不但使晶界附近无析出带宽度变窄，而且增加了析出相的形核部位，而电磁的搅拌又提供了能量，使析出相晶核快速变成稳定状态。凝固时间的缩短，使析出相来不及长大，导致细小颗粒状沉淀相的形成。电流100A、频率25Hz时，上述效果最明显。