凝固过程对铸件质量具有重要的影响,精确控制铸件的凝固过程可以得到所需要的组织和性能,提高铸锭的质量。晶粒细化处理技术是凝固组织控制过程中最常用的技术,该技术方法也在不断推陈出新。优化的铸件组织、少偏析、较高的铸锭力学性能等都可以通过晶粒细化技术来实现。本课题通过模拟旋流自孕育凝固;利用数值模拟ANSYS-Fluent软件研究电磁场作用下金属熔体的凝固过程,得到最佳工艺参数;利用激光共聚焦显微镜在铝合金熔体凝固的过程中施加磁场与孕育处理作用,对金属的凝固过程进行原位观察;利用实验与模拟所得数据浇铸铝合金铸锭进行优化实验。得出:（1）利用硫代硫酸钠模拟旋流自孕育凝固,孕育剂的加入可以吸收硫代硫酸钠溶液的过热,增大熔体过冷度,提高异质形核率,优化凝固组织。利用ANSYS-Fluent软件计算在尺寸为Φ0.1m×0.1m的铸锭内,电磁场在径向上对称分布并由铸锭的表面向中心衰减;频率一定,磁感应强度值和电磁力的大小均与搅拌电流强度成正比;电流一定,频率增加,电磁力也增大。但是,随着频率的增加,集肤效应明显增加,磁感应强度透入值减小。半径值为0.04m处的熔体流动速度最大,中心处最小,速度的分布规律为由中心到表面处先增大后减小;电流强度增加,熔体流动速度增大;电源频率由10Hz增加到20Hz时,熔体流动速度明显增大,而频率由20Hz增加到30Hz时,熔体内的速度变化不大;熔体内部温度在电磁搅拌作用下降低较快,铸锭内部温度梯度减小,凝固速度加快。（2）通过CSLM原位观测可以看到施加了磁场与自孕育处理之后铸锭的最终凝固微观组织尺寸明显减小。磁场与自孕育处理协同作用下晶粒组织得到明显的细化,边界析出物Al₂Cu形状主要为层片状且尺寸较细小,组织间距明显减小,合金硬度也得到提高。由Al-Si合金铸锭凝固实验可得出电磁搅拌工艺与自孕育处理工艺协同作用可以明显细化铸锭晶粒组织,改善铸锭的偏析。电磁搅拌作用下的边界析出物α+Si相的析出形态由原始的针状变为板条状,尺寸有所减小。在电磁搅拌与自孕育处理工艺下的晶粒尺寸进一步减小,析出相的分布更加均匀且析出形态变为了板块状,尺寸也进一步减小,平均晶粒尺寸分别为209μm、176μm和164μm,边界析出相α+Si相的平均长度尺寸分别为59.65μm、28.55μm和24.06μm。