7A04铝合金产品质量与7A04铝合金铸锭的凝固组织有重要关系。因此如何高效细化7A04铝合金铸锭的凝固组织一直是7A04铝合金制备研究领域的热点之一。本文通过实验和数值模拟,研究了矩形波磁场对细化7A04铝合金铸锭凝固组织的作用及成因,并为7A04铝合金半连续铸锭晶粒细化提供一种新的工艺技术方案。结合已有成果,对形核过程进行分析,发现脉冲磁场的电磁能可以降低形核过程所需的形核激活能,提高熔体系统的能量起伏因子,提升金属熔体内的形核率,使铸锭凝固组织得到细化。在基于电磁能理论,在实验平台上进行7A04铝合金凝固实验。研究了矩形波磁场对7A04铝合金凝固组织、凝固曲线的影响。发现矩形波磁场可以有效细化7A04铝合金铸锭凝固组织,同时铸锭的凝固组织形貌由粗大的蔷薇花状演变成细小的球状,铸锭凝固组织均匀性得到明显提高;同时铝合金熔体的冷却速度加快,凝固平衡温度降低。并且在当前设备条件下,峰值电流为100A,占空比为20%时,可以获得最佳晶粒细化效果。采用有限元法对实验条件下7A04铝合金凝固过程进行数值模拟。结果表明施加矩形波磁场后,整个熔体顶部均受到电磁能作用,形核率极大提高;整个熔体内的温度差减小,温度场分布均匀,熔体径向截面上的温度梯度减小,促进晶界圆润的等轴晶的形成。同时形成自顶向下,遍及整个熔体的流场,有利于晶核的弥散,促进铸锭凝固组织细化,提高铸锭内凝固组织的均匀性。通过对不同电流参数的矩形波磁场下熔体形核率的计算,进一步分析最佳电流参数的成因。进行7A04铝合金半连续铸造实验,矩形波磁场可以有效细化7A04铝合金半连续铸锭的凝固组织,相比未施加磁场的铸锭,铸锭中心处晶粒尺寸下降21.73%,铸锭边部晶粒尺寸下降14.20%,同时铸锭的表面质量也有极大的提高,肉眼可见的冷隔凹坑明显减少,为7A04铝合金半连续铸锭晶粒细化提供一种新的工艺技术方案。