金属凝固过程中溶质分布不均匀导致了宏观偏析,这种凝固缺陷在大多数情况下恶化了材料的使用性能。通道型偏析是某些合金在较慢凝固条件下产生的-类宏观偏析；模铸钢锭中的A、V偏析以及高温镍基合金中的黑斑缺陷都是其典型的表现形式。其产生原因主要是富集溶质的液相在枝晶间流动所致。本文从电磁场改善合金凝固宏观偏析的目的出发,运用永磁体构建了一种螺旋磁场搅拌器,研究了螺旋模式磁场驱动金属液流动的特征以及对Sn-20%Pb合金通道偏析发生的影响。采用永磁体单元空间堆砌的方式构建了螺旋磁场搅拌器,实现了周向旋转磁场和轴向移动磁场的组合施加。对比不同磁极排列方式下的磁场分布以及液态金属轴向上的搅拌效果,结果表明磁场强度空间分布上的螺旋结构以及径向上梯度的存在,有利于增强轴向移动磁场的作用效果。通过超声波多普勒测速的方法,研究了螺旋磁场驱动下圆柱容器内GaInSn合金的三维螺旋流动特征。周向上金属液受螺旋磁场周向分量驱动,旋转流动显著；轴向上的流动则是螺旋磁场的周向分量引发的二次流和轴向分量驱动的大环流共同作用的结果。施加运动方向周期性改变的模式磁场后,金属液在周向上出现周期性的往返流动,其频率和模式磁场的频率相同,其流动的强度也随着搅拌器转速和模式周期的增加而增强;轴向流动中,存在最佳的模式周期Tm*,可使轴向大环流周期往返流动且强度达到最大,当模式周期大于2Tm*后,二次流形成并逐渐成为主要的流动形态。控制合适的凝固导热条件使SnPb合金在定向凝固中发生通道偏析,研究磁场施加形式对通道偏析发生的影响。结果表明,在几乎相同的导热条件下,单向螺旋磁场和频率为0.1Hz的模式磁场均明显细化了凝固组织,消除了铸锭上部的偏析；但单向磁场却不可避免的在流动向上的区域产生了更明显的偏析;模式磁场可以显著地影响通道偏析的发生,但须控制其参数使熔体出现的往返流动向减轻偏析的方向转变,才能最终改善或者抑制通道偏析的发生。