镁合金是目前工程应用中最轻的金属结构材料,具有比强度和比刚度高、阻尼减振效果好、可以实现电磁屏蔽等优点,已成为国防军事、航空航天、汽车、电子通信等工业领域的重要材料。目前,镁合金产品主要通过铸造成型方法制备,加工变形产品较少。镁合金材料应用领域拓展与产业提升的瓶颈问题是变形镁合金产品的发展,而变形锭坯则是发展变形镁合金的关键。半连续直接水冷(DC)铸造技术方法是提供变形坯料的主要方式,但由于镁合金的自身特点,采用这种传统的半连续DC铸造,因镁合金的低导热性和低热容量以及易燃易氧化特点,锭坯内部冶金质量差,表面车削量大,且裂纹趋势大,成材率低。东北大学开发的低频电磁半连续铸造(LFEC)技术可显著细化锭坯组织,抑制主合金元素宏观偏析,抑制裂纹和改善表面质量等,但对电磁场如何通过强制对流改变温度场,从而改变镁合金的凝固行为尚缺乏系统深入研究。本文作为国家“973”课题“镁合金液态成型基础研究”的重要研究内容,通过对AZ80-1wt.%Y镁合金低频电磁油滑半连续铸造工艺制备Φ160mm锭坯过程中熔体凝固过程的温度连续检测,对包括电磁参数在内的铸造条件对镁合金锭坯的液穴形状和两相区内的温度场等的影响规律进行了系统研究,同时通过组织观察探索了工艺条件所致的传热行为变化与凝固组织之间的关系,明确了电磁条件下的传热行为及其对镁合金凝固行为影响的基本规律,以及采用该工艺技术制备高质量镁合金锭坯的工艺控制方法。研究取得如下主要成果：(1)铸造速度对镁合金半连续铸造传热行为具有显著的影响。低速和大水量均可使液穴及两相区深处的曲率半径增大,液穴深度变浅。施加适当强度的电磁场(低频小电流或高频大电流)可以显著降低液穴深度,减小锭坯不同部位凝固方向上的温度梯度差别。同时,液相区内出现的大量微小区域内的温度扰动,加强了能量起伏,可能提高形核率,致使组织细化;(2)结晶器内套测温结果表明,二次冷却水量对结晶器内套温度的影响较大。电磁场的软接触效应明显降低了一次冷却强度与结晶器内壁的温度,同时证实不锈钢结晶器内套由于导热率低,极大地提高了铸造中结晶器内套的温度,使得润滑油很快炭化,无法形成油膜,因而不能实现润滑,更加大了壁面间的摩擦阻力,极易产生“抱芯”事故；(3)研究表明锭坯组织与两相区温度梯度密切相关。提高两相区温度梯度,可以实现晶粒细化,同时抑制枝晶生长,减小二次枝晶臂间距；柱状晶生长方向基本平行于温度梯度方向,本实验条件范围内,提高铸造速度或加大二次冷却水量均有利于减小两相区温度梯度大小的差别,缩小锭坯心部的柱状晶区域,减小组织差别。LFEC铸造工艺可以减少甚至消除锭坯心部的柱状晶区,抑制枝晶生长,减小组织差别,减小锭坯主合金元素的宏观偏析程度；(4)热压缩变形实验表明,与DC铸造工艺相比,适当的LFEC铸造工艺(实验条件下的最好工艺条件是30Hz,60A)可以显著降低镁合金锭坯横截面上不同部位的热压缩行为差别,并且这种趋势在高应变速率或低温热变形时更显著,即LFEC铸造锭坯在快速变形或低温热变形时更能体现其优点。同时,LFEC铸造锭坯具有较高的热压缩变形激活能,且横截面上的变形激活能差别显著减小,其差别由DC铸造锭坯的25.654kJ/mol降低到4.128kJ/mol,表明电磁场可以显著提高了锭坯热变形的均匀程度。