本文采用电磁细晶铸造(CREM)工艺,制备了4045合金φ100mm铸锭,通过电磁铸造实验和理论分析,研究了改变电流强度和电磁场频率时,4045合金微观组织的变化,并结合金属凝固和磁流体力学理论,分析了电磁场作用下熔体中电磁力的分布,以及熔体中流动场和温度场的变化,讨论了电流强度和电磁场频率影响凝固组织的理论依据。通过本文的研究,取得的研究结果如下:(1)结合金属凝固理论和电磁细晶铸造熔体中浓度场和温度场变化,得出电磁铸造改善材料微观组织的主要原因是:电磁场的强制对流作用使熔体的过冷度增大,临界晶核半径和形核功减小,形核率增加,有利于形核;电磁搅拌作用促使熔体浓度场均匀,减少偏析现象;搅拌作用使熔体的温度场均匀,减小成分过冷现象,并且对枝晶起到了机械剪切作用,削弱了枝晶的生长条件。(2)在4045合金铸造中施加电磁场可显著提高铸锭质量,具体表现在以下几个方面:①能够改善铸锭表面质量,减少划痕、偏析瘤等表面缺陷生成;②能够使晶粒细化,枝晶臂间距缩短,从而获得尺寸、分布都很均匀的铸态组织;③能够提高材料的力学性能,拉伸强度、延伸率和硬度分别比常规铸造提高了16.7%、22.1%和11.3%。(3)通过对不同电流强度和电磁场频率下4045合金微观组织的详细研究发现,并非任何的磁场处理都可细化晶粒,若所加磁场条件不合适,晶粒反而会比未经磁场处理的更粗大。在本研究范围内,浇铸温度为750℃,拉坯速度为100mm/min的条件下,电流强度100A,频率20Hz时,4045合金的微观组织最好,α-Al晶粒细小圆滑,大部分呈球状,共晶区内Al和Si分布均匀,共晶Si明显细化,初晶区与共晶区整体表现为均匀分布的组织。(4)通过分析电磁场频率的变化对钠和稀土变质的4045合金微观组织的影响,发现电磁场作用下的变质处理效果较无磁场时有所改善。随着频率的变化,改善效果有所不同,因此电磁场与化学变质共同作用可以作为一种新的细化晶粒的途径。