强磁场作为无接触能量场,在材料凝固科学中扮演着重要的角色。强磁场能在微观层面上使金属凝固过程中的原子排列、匹配和迁移等行为发生改变,从而改变凝固组织,影响金属的力学性能,这为新型材料的制备创造了发展空间。然而,目前对于强磁场影响材料凝固过程的研究还不够深入,因此强磁场对凝固组织的控制机理具有研究意义。本文针对凝固过程中的枝晶生长行为,以类金属丁二腈(SCN)作为研究对象,在不同的强磁场条件下,进行了定向凝固实验。观察并记录了不同磁场强度(0T、1T、2T、3T、4T)、不同磁场方向(垂直、平行)和不同温度梯度(5℃/mm、10℃/mm、15℃/mm)条件下丁二腈的枝晶生长前沿,并对一次枝晶尖端半径、枝晶生长速度、一次枝晶间距和枝晶生长偏角等特征的演化过程进行了分析。对强磁场下丁二腈凝固过程中过冷度与上述特征的内在关联进行简单理论分析,得到了修正后的LGK模型。本文的实验结果及所得结论如下:在垂直磁场方向条件下的丁二腈定向凝固过程中,发现当磁场强度相同时,随着温度梯度的增加,丁二腈凝固时过冷度ΔT增大、枝晶生长速度v增加、枝晶尖端半径R减小、一次枝晶间距λ减小、枝晶生长偏角θ减小。原因在于温度梯度的增加会导致凝固过程中过冷度的增大,枝晶生长特征因此发生变化。在垂直磁场方向条件下的丁二腈定向凝固过程中,发现当温度梯度不变时,随着磁场强度的增加,丁二腈凝固时过冷度ΔT减小、枝晶生长速度v减少、枝晶尖端半径R增大、一次枝晶间距λ增大、枝晶偏角θ增大。原因在于强磁场作用下丁二腈的凝固过程中产生磁吉布斯自由能,导致凝固过程中过冷度减小,枝晶生长特征因此发生变化。在平行磁场方向条件下的丁二腈定向凝固过程中,发现当磁场强度相同时,随着温度梯度的增加,枝晶生长特征变化趋势与垂直磁场条件下相同。相比而言,平行磁场方向下丁二腈凝固时过冷度ΔT增大程度较小、枝晶生长速度v无明显变化、枝晶尖端半径R增大程度较大、枝晶偏角θ增大程度较大、一次枝晶间距λ增大程度较大。原因除增加温度梯度导致凝固过程中过冷度增大外,平行磁场方向下液相丁二腈还受到对流现象的影响,两方面因素共同导致枝晶生长特征发生变化。在平行磁场方向条件下的丁二腈定向凝固过程中,发现当温度梯度不变时,随着磁场强度的增加,枝晶生长特征变化趋势与垂直磁场条件下相同。相比而言,平行磁场方向下丁二腈凝固时过冷度ΔT减小程度较大、枝晶生长速度v无明显变化、枝晶尖端半径R增大程度较小、一次枝晶间距λ增大程度较小、枝晶偏角θ增大程度较小。原因除磁吉布斯自由能的产生致使凝固过冷度减小外,对流现象也对枝晶生长特征产生影响。根据动力学中经典的LGK模型,引入磁吉布斯自由能因素,推导出磁场环境下修正的LGK模型公式。并由此建立强磁场下凝固过程中过冷度ΔT_H与一次枝晶尖端半径R和生长速度v之间的关系。以此来解释丁二腈定向凝固过程中枝晶生长特征的变化规律。