本文采用定向凝固手段,以Fe-Ni、Pb-Bi、Cu-Sn和Zn-Cu四种包晶合金为研究对象,系统研究了稳恒磁场（以下简称磁场）对包晶合金定向凝固组织的影响。模拟了磁场下包晶合金定向凝固过程中不同尺度上热电磁流动和热电磁力,考察了横向弱磁场对包晶合金带状组织、岛状组织、偏析、枝晶生长和取向的影响,考察了纵向强磁场对包晶合金宏观偏析、固态相变和枝晶生长的影响。构建了磁场下热电磁效应三维数值模型,研究了磁场作用下定向凝固过程中不同尺度上热电磁流动和热电磁力。测量了Pb-Bi和Zn-Cu包晶合金定向凝固过程中热电势的大小,发现随着生长速度的增加,热电势逐渐减小。模拟了横向弱磁场下试样尺度和枝晶尺度上热电磁流动的大小和分布,发现随着磁场强度的增加,热电磁流动先增大后减小。对于不同包晶合金,磁场对热电磁流动的影响不同,达到最大热电磁流动所需施加的磁场强度也不同。模拟了纵向强磁场下固相上热电磁力的大小和分布,发现随着磁场强度的增加,热电磁力逐渐增大。在Fe-Ni包晶合金低速段下定向凝固和Pb-Bi包晶合金高温度梯度下定向凝固过程中,发现横向弱磁场的施加导致带状组织的形成。对于Fe-4.2 at.%Ni合金和Fe-4.5 at.%Ni合金,获得稳定的带状组织所需施加的磁场强度分别为0.1 T和0.5 T;对于Pb-35 at.%Bi合金,横向弱磁场的施加导致带状组织间距先减小后增大。上述结果应当归因于横向弱磁场作用下试样尺度上热电磁流动对溶质分布的影响。提出了磁场下流动因子模型,认为热电磁流动的产生改变了带状组织形成的“成分窗口”,诱导带状组织形成。在Fe-Ni包晶合金高速段下定向凝固和Pb-Bi包晶合金低温度梯度下定向凝固过程中,发现横向弱磁场的施加导致岛状组织的形成。对于Fe-4.2 at.%Ni合金,横向弱磁场的施加导致包晶相基体中初生相岛状组织的形成;对于Pb-25 at.%Bi合金,横向弱磁场的施加导致初生相胞晶间包晶相岛状组织的形成。上述结果应当归因于横向弱磁场作用下枝晶尺度上热电磁流动导致的初生相再熔解。在Pb-Bi和Zn-Cu包晶合金定向凝固过程中,发现横向弱磁场的施加导致试样边缘一侧形成包晶相的偏析,另一侧产生初生相的细化。不同区域初生相细化程度不同,在远离包晶相偏析一侧初生相细化程度较高。上述结果应当归因于横向弱磁场作用下枝晶尺度上热电磁流动导致的枝晶间溶质传输。在Cu-Sn包晶合金定向凝固过程中,发现横向弱磁场的施加导致初生相<001>晶向偏向凝固方向,这应当归因于横向弱磁场作用下枝晶间热电磁流动导致的二次环流加剧了固液界面前沿热流传输,诱导初生相枝晶沿择优取向生长。以Cu-Sn包晶合金为研究对象,考察了纵向强磁场对包晶合金定向凝固过程中包晶相的宏观偏析和共析相变,以及初生相枝晶从规则到不规则生长转变的影响。发现纵向强磁场的施加导致固液界面前沿Sn溶质富集,产生包晶相的宏观偏析。随着磁场强度的增加,包晶相宏观偏析区域增大。上述结果应当归因于强磁场作用下试样尺度上电磁制动效应对流动的抑制作用。发现1 T纵向强磁场的施加促进了共析δ相的形成,随着磁场强度的增加,进一步抑制了共析δ相的形成,这应当归因于强磁场作用下枝晶尺度上热电磁流动对枝晶间溶质分布的影响。共析δ相保留了共析相变前包晶β相的晶体学取向。发现纵向强磁场的施加导致初生相枝晶发生规则到不规则生长的转变,这应当归因于强磁场作用下固相上热电磁力导致的枝晶断裂增加了体系中异质形核颗粒总数,促进了不规则枝晶的生长。