镍基单晶高温合金拥有优异的高温性能，突出的抗氧化、抗腐蚀能力，广泛应用于航空涡轮发动机的零部件制造，成为现代航空工业中热端部件无可替代的关键材料。采用定向凝固技术制备的镍基单晶高温合金叶片，使用温度可以达到其合金熔点的90％。传统的定向凝固工艺（液态金属冷却法）生长高温合金单晶叶片时，易在单晶组织中出现杂晶和游离晶、生长方向偏离叶片主轴、成分偏析、粗大枝晶和强化相、凝固界面的倾斜不平整等问题，严重导致叶片性能恶化。寻找新手段控制定向凝固过程，从而获得优质叶片至关重要，本文将研究磁场对单晶高温合金定向凝固组织生长行为的影响规律。　　本论文对高温合金单晶叶片的制备工艺进行了研究，通过调整温度梯度和抽拉速率，优化了单晶叶片的主要制备工艺。当温度梯度为30℃/cm、抽拉速率为3mm/min时，制备的单晶叶片的晶体取向偏离角度在3°左右，稳定有效的控制了单晶生长方向，但一次枝晶间距较大。　　为了减少一次枝晶间距，研究了横向静磁场对高温合金CMSX-6定向凝固行为和凝固组织影响。在不同的温度梯度、抽拉速率的定向凝固条件下，分别施加磁场强度为0T、0.5T横向静磁场，分析了磁场对高温合金的凝固组织形貌、一次枝晶间距、枝晶取向、析出相以及偏析的影响，同时对磁场作用下定向凝固组织和浓度场进行了数值计算和模拟，得到以下主要结果：　　施加0.5T横向磁场，高温合金CMSX-6一次枝晶间距最大可减少50%。缩短糊状区的长度，晶体取向更加趋向于<001>方向，但在糊状区内会产生“带状”雀斑。分析结果表明，由磁场引发的热电磁对流带动了枝晶间溶质的移动，这使得枝晶间溶液的密度发生变化。枝晶间的溶液密度变小，使得溶液上浮，同时固液界面上方密度较大的金属液体下沉至枝晶之间，由于这些金属液体具有较高的温度，可以融化糊状区的枝晶，这样就出现了“带状”雀斑，同时由于大量高温金属液体进入糊状区，使得糊状区的温度梯度增大，从而缩短了糊状区的长度。磁场的施加增大了糊状区的温度梯度，直接影响了晶粒的生长取向，使得晶粒更加趋向于<001>方向。磁场的施加减小了枝晶的临界形核半径，增加了枝晶形核率，同时随着磁场的加入温度梯度增大，从而减小了一次枝晶间距。　　横向磁场可以改变固液界面形貌，使枝晶生长界面发生倾斜。当温度梯度为80k/cm，抽拉速率为20μm/s，试样直径为12mm时，0.5T横向磁场作用下枝晶生长界面倾斜角达到45o。磁场的施加在固液界面处产生一个新的对流-热电磁对流，对流垂直于凝固方向由试样一侧向另一侧固定流动，这样会使溶质大量富集于试样一侧，使这一侧出现成分过冷，从而这一侧的枝晶生长速度小于同一水平面上其他位置的枝晶，导致固液界面出现倾斜。　　施加0.5T横向磁场后定向凝固制备的单晶高温合金中Al、Ti、Cr、Co、Mo等合金元素的偏析比Ci/Cc均趋近于1；单晶中γ-相的尺寸较未施加磁场时最大可减小40%；单晶中共晶组织的体积分数减小70%。分析结果表明，磁场作用下，减小了熔体中溶质的扩散，提高了溶质有效分配系数，增大了凝固速度，从而减轻了元素的偏析。磁场作用下γ-相形核率增大，从而γ-相析出的数量增加，尺寸减小；由于磁场减轻了Al、Ti等元素的偏析，使得枝晶间与枝晶轴上的Al、Ti元素含量分布趋于均匀，所以枝晶间与枝晶轴上γ-相尺寸差距变小。磁场作用减少了溶质元素的偏析，导致共晶析出减少，而且共晶的尺寸变小。　　基于LBM(Lattice Boltzmann Method)的流场和浓度场耦合的模型，通过引入磁致对流关系使之适用于模拟磁场作用下二元合金枝晶生长过程。模拟了相同温度梯度，不同抽拉速率、不同磁感应强度条件下的枝晶生长行为。研究结果表明：磁场引发的热电磁对流改变了固液界面前沿溶质分布，溶质富集区域的枝晶生长受到抑制，进而影响了固液界面的形貌。热电磁对流提高了枝晶生长速率，有热电磁对流存在时，固相分数增大，从而可以提高凝固速率，进一步推论得到热电磁对流可以使糊状区长度变短。过冷度减低时，磁场作用效果增大。热电磁对流对固液界面前沿溶质分布和对固相分数的作用效果均受到过冷度的影响。模拟结果证明了热电磁对流是改变固液界面形貌的主要原因。