电磁场在冶金中的应用是近年来冶金工作者致力研究的重要领域之一，利用电磁场，可以对熔融金属进行非接触性的加热、搅拌、传输和形状控制，作为冶金领域中的一项潜在新技术——电磁净化，近年来已经受到日、美等发达国家的重视。本文在总结前人相关研究的基础上，对交变电磁力场和稳恒磁力场作用下的铝熔体中富铁相杂质颗粒的迁移行为进行了理论研究和试验应用研究。 对自制电磁场发生器，进行了理论分析和计算，建立了磁感应强度分布模型和电磁力体积模型。对杂质颗粒在电磁场中的受力情况进行了分析，建立了其在电磁力和磁场力作用下的运动模型，计算了理论分离效率。计算出了在电磁力和磁场力作用下杂质颗粒的运动速度，采用柱塞流模型和轨线模型得出了杂质颗粒的分离效率。确定了影响电磁分离效率的因素，包括分离通道宽度、金属熔体流速、分离通道长度、电磁力体积密度和磁感应强度。分离效率随分离通道宽度和金属熔体流速的减小而提高；随分离通道长度的增加、电磁力体积密度、磁感应强度的提高而提高。在电磁力的作用下，杂质颗粒的粒径对分离效率的影响最大；在磁场力的作用下杂质颗粒的粒径和磁感应强度对分离效率的影响最为明显。 结合试验室的条件，自行设计了采用了工频电流激励，闭合磁路设计的交变磁场发生器和稳恒磁场发生器。整套设备投资少，工作稳定，几乎不需要人工维护，而且气隙中的磁感应强度分布均匀。尤其在电路中采用串联电容器的设计，大大降低了电路的总阻抗(减少90％以上)，降低了无功功率，减少能耗。 富铁相杂质是铝合金产品中的一类主要杂质，其存在形态多种多样，但都具有运动阻力大的特点，电磁场对其的分离效果不理想，本文首次采用联合添加剂和预先热处理的方法使其形态规则化。试验结果表明，对于铝硅合金来说，单纯加入Mn元素的方法不能从根本上抑制针状铁相的出现，Mn可以从一定程度上改变富铁相的形态，适宜的加入量为Mn/Fe=1.1左右。经过热处理的Al-Si合金熔体，加入Mn后富铁相以规则的多边形形态析出，几乎完全抑制针状铁相的出现，适宜的加入量为Mn/Fe=0.5～1.1。多边形富铁相粒径的大小和Mn的加入量密切相关，通过控制Mn(Mn/Fe=0.5～1.1)的加入量，可以使大部分富铁相以一定粒径(10～40μm)析出。对于含硅较少的铝来说，Mn的加入可以改善富铁相的形态，合适的加入量为Mn/Fe＞1，以Mn/Fe=1.4～1.5为宜，但不能完全抑制不规则富铁相的出现。证明了Mn-Fe-Si-4Al和Mn-Fe-6Al在800℃是顺磁性物质，可以被磁场磁化，从理论上讲，磁场力可以分离铝熔体中的富铁相杂质。 对铝熔体和铝硅合金熔体中的富铁相杂质颗粒进行了静态和动态电磁分离试验，在试验过程中分别考察了电磁力和磁场力对杂质颗粒的分离作用，研究了磁感应强度、富铁相杂质颗粒形态、扰流现象、分离通道宽度、分离通道的截面形状和金属液环流面积大小等因素对分离效果的影响。静态试验的结果表明，稳恒磁场产生的磁场力对富铁相杂质颗粒有分离作用，800℃是比较适宜的分离温度。交变磁场产生的电磁力和磁场力对铝熔体中的富铁相杂质颗粒都有分离作用，当磁感应强度小于120mT时，磁场力的作用明显，杂质颗粒富集在分离器的侧面；当磁感应强度大于145mT时，电磁力的作用较明显，杂质颗粒富集在分离器的内侧。添加金属锰可以改善铝熔体中富铁相杂质的分离效果，适宜的加入量为Mn/Fe=1.5；采用预先热处理和添加金属锰相结合的方法可以提高铝硅合金熔体中富铁相杂质的分离效率，适宜的加入量为Mn/Fe=1.1。缩短分离通道的宽度可以有效提高分离效率。 动态试验的结果表明，增加磁感应强度可以提高分离效率，对于A1-1wt％Fe-1.1wt％Mn-10wt％Si合金，Fe元素的分离效率可以达到65％；对于A1-1wt％Fe-1.5wt％Mn-0.5wt％Si合金，Fe元素的分离效率可以达到30％，在提高磁感应强度的同时，也对分离器提出了更高的要求。采用矩形截面分离通道的分离效率最高，采用三角形截面分离通道的分离效率次之，采用圆形截面分离通道的分离效率最低。对于以上两种合金，增加1倍的金属液回路面积，采用矩形截面的分离通道可以提高12％和10％的分离效率；采用三角形截面的分离通道可以提高7％和8％的分离效率，采用圆形截面分离通道的分离效率没有提高的迹象。