1、凝固及熱處理過程中溶質原子的遷移對組織形貌、成分偏析、材料性能等有著重要的影響。強磁場技術的快速發(fā)展使磁場的作用范圍擴展到整個材料領域，給材料科學的發(fā)展帶來了前所未有的機遇。關于強磁場對凝固、熱處理等影響的研究引起了人們的關注。強磁場在金屬熔體中可以產(chǎn)生強大的洛倫茲力及較強的磁化力（包括弱磁性物質）。這些力不僅可直接影響溶質原子的遷移，也可通過對對流、傳熱等的作用間接影響溶質原子的遷移，從而改變溶質元素分布。明確強磁場對合金中溶質元素分

2、布及組織演化的影響，對材料的優(yōu)化設計和新功能材料的開發(fā)等具有重大意義。
　　考慮各種磁效應與物質的磁性有很大關系，本研究對不同磁性的組元組成的合金進行了強磁場下的凝固和熱處理實驗，通過改變磁場強度、冷卻條件等，考察強磁場作用下的溶質原子的遷移、分布及組織演化。從熱力學角度的磁自由能、化學勢和動力學角度的洛倫茲力、磁化力等對實驗結果進行了考察和解析，初步探討了強磁場對合金中溶質元素分布和組織演化的影響規(guī)律和作用機制。本文的主要研究內

3、容和結果如下:
　　(1)對Al-4.8wt％Cu合金進行了有無磁場下的不同熱處理溫度和時間的等溫熱處理，考察了熱處理組織中θ相的形貌變化及θ相的面積百分數(shù)變化，并對各組數(shù)據(jù)是否存在顯著差異進行了統(tǒng)計學分析。組織形貌觀察表明磁場作用下θ相變薄，互相之間的不連續(xù)性增強。保溫時間為60min的熱處理實驗結果顯示磁場減小了θ相含量。這意味著磁場促進了θ相向α-Al的轉變，促進相平衡。從熱力學角度分析，磁場下的磁自由能使擴散驅動力增加，提

4、高了擴散通量，從而促進了相平衡。另外，當磁場強度增加到一定值，θ相不再減少，即磁場對擴散的影響是非線性的。
　　(2)對Al-10.5wt％Cu合金進行了均恒強磁場和梯度磁場下的凝固實驗，觀察凝固組織形貌及晶內溶質元素含量的變化。實驗結果表明，由于磁場抑制對流的原因，施加磁場的試樣中晶粒生長得比無磁場的要大一些。另外，均恒磁場和梯度磁場下的凝固均可以提高晶內溶質含量，分析認為強磁場下的洛倫茲力抑制了固液界面前沿固相向液相的溶質流，

5、從而使晶內溶質含量增加。改變梯度磁場的方向和BdB/dz的大小，晶內溶質含量并未發(fā)生明顯改變。
　　(3)對Fe-0.44wt％Cu合金進行了有無磁場下的凝固實驗與熱處理實驗，對Fe-3.95wt％C-0.40wt％Cu合金進行了有無磁場的凝固實驗，考察凝固及熱處理組織變化及組織中Cu元素的偏析。實驗未發(fā)現(xiàn)磁場對組織形貌產(chǎn)生影響。另外實驗結果表明，磁場下的凝固和熱處理對Fe-0.44wt％Cu合金組織中Cu的分布無明顯影響。而磁場

6、下的凝固減小了無磁場下Fe-3.96wt％C-0.40wt％Cu合金凝固組織中Cu的偏析，使Cu分布變得均勻。分析表明，磁自由能的影響可以忽略，洛倫茲力影響了原子遷移，從而使Cu均勻分布。
　　(4)對Cu-11 wt％Fe合金進行了磁場下的凝固實驗，考察了磁場及不同冷卻條件對組織形態(tài)、取向、凝固組織中所有的α-Fe分布的影響。實驗表明，無磁場下，α-Fe分布在試樣的上部比較多，無方向生長，而施加磁場后，α-Fe枝晶的分布變得相對