镁合金作为最轻的金属结构材料,近年来镁合金的研究与应用得到高度重视,尤其是变形镁合金的发展尤为迅速。当前应用广泛的Mg-Al合金凝固组织细化及均化和成分偏析控制是当前研究的热点。本文以高Al含量的AZ80镁合金为研究对象,采用不同电磁场对镁合金熔体进行处理,通过数值模拟考察了不同磁场作用下镁合金熔体的流动行为及温度场变化,利用数值模拟优化出的工艺参数对镁合金熔体进行处理,考察不同磁场下AZ80镁合金凝固组织的变化规律,为变形用大规格镁合金锭坯制备奠定理论和技术基础。1、模具内未经处理的AZ80镁合金熔体凝固过程时热对流不足以引起熔体强烈流动,因此熔体凝固过程中温度分布极不均匀。而在脉冲磁场作用下AZ80镁合金熔体经周期性反复拉压,且压力大于拉力,脉冲磁场使熔体内不同区域产生不同速度的流动,进而在熔体内部产生强烈的剪切作用,模具内的温度场分布更为均匀;2、AZ80镁合金熔体在单一脉冲磁场和差相脉冲磁场作用下均会产生强烈的对流搅拌。但单一脉冲磁场与差相脉冲磁场对熔体搅拌区域和搅拌强度不同,差相脉冲磁场使熔体具有更高的流速和更大幅值的振荡,因此差相脉冲磁场可以使熔体具有更均匀的温度,利于熔体同时凝固并获得均匀的组织;3、增大差相脉冲磁场电流,周期性反复拉压力的极值变大,压力和拉力的差值也增大,进而引起熔体的整体振荡和流动增强,使得熔体温度均匀性增加;增大差相脉冲磁场频率,熔体受到的反复拉压作用区域变小,不同部位熔体流动差异性较大,熔体振动幅度减小,频率的改变对温度场的影响小于电流改变对温度场的影响。熔体在频率为30Hz电流为150A可获得较好的流动和温度场分布;4、不同线圈结构产生的差相磁场对熔体流动和温度影响不同。与线圈连续串联产生的差相脉冲磁场相比,线圈交替串联产生的差相脉冲磁场在熔体产生的电磁力较小,但反复拉压作用时间延长,但熔体流速减小,温度不均匀性略有增大;连续串联与交替串联得到的差相脉冲磁场作用于AZ80镁合金凝固过程时对其产生的细化效果略有不同;5、脉冲磁场对AZ80镁合金凝固组织有明显的细化作用。AZ80镁合金晶粒尺寸随电流增大而减小;而随频率增加晶粒尺寸也有细化的趋势。单一脉冲磁场和两个差相脉冲磁场对AZ80镁合金凝固组织的细化效果不同,与单一脉冲磁场相比,差相脉冲磁场在较低电流时就可以达到较好的细化效果,但频率变化对凝固组织影响不大。与无磁场的相比,差相脉冲磁场对AZ80镁合金晶粒细化程度提高60～80%,与单一脉冲磁场相比,细化程度提高20%～50%。