金属材料的性能不仅决定于特定的铸造工艺,而且与金属熔体的结构和物理性质息息相关。原子扩散系数和粘度作为金属熔体的重要物理参数,对晶核的形成、晶体的长大、凝固组织的形貌和分布产生重要的影响,并且两者对金属熔体的成分、温度、结构转变、外加场表现出高度的敏感性,因此可以作为研究金属熔体的有效途径。磁场能够以非接触式方式影响金属材料形成的各个过程,尽管在短短半个世纪里得到快速发展和应用,并成为最活跃的研究领域之一,但目前磁场下金属熔体基本物理性质的系统研究报道较少。本文选取Al-Si合金为研究对象,利用磁场高温熔体扩散仪研究了外加磁场对Al-5 at.% Si/Al熔体互扩散行为的影响。发现横向磁场能够有效地抑制熔体的互扩散过程,阻碍了Si组元的迁移。迟滞的原子扩散归因于：磁场条件下,浓度差引起的化学势不平衡诱导了熔体内生霍尔效应的产生,同时在洛伦兹力的作用下,原子的迁移受到约束。针对这一非常规的动力学行为,我们建立了磁约束原子扩散模型,并提出了修正的菲克第二定律对其定量描述。利用磁场高温熔体粘度仪研究了外磁场下Al-Si合金熔体的宏观粘滞特性,发现随着磁感应强度的增加,金属熔体粘度与磁感应强度的平方成比例关系逐渐增大。进而研究了外磁场下抗磁性元素Cu和铁磁性元素Ni对铝熔体粘度的影响,发现磁感应强度小于1000 G时,Al-Si、Al-Cu、Al-Ni熔体粘度并没有显著的差异,但超过1000 G后,Al-Ni熔体的粘度急剧增大,这与Al-Ni熔体较强的原子间相互作用力有关。针对Al-In、Al-Bi不混溶合金中第二相快速的扩散增长和团聚问题提出了可行性措施,通过引入TiC粒子实现了对第二相严重沉淀过程的控制。Al-30 wt.% In、Al-20 wt.% Bi不混溶合金显示了不同的相分离行为。在Al-30 wt.% In不混溶合金中,Al相和In相交错分布并形成大的Al-In聚集体,Al相呈不规则块状分布,In相分布在Al相之间。而在Al-20 wt.% Bi不混溶合金中,Bi相呈孤立的小球分布在铝基体上。向Al-In、Al-Bi高温熔体中添加TiC粒子能够有效地抑制其相分离过程,得到均匀的凝固组织。实验发现,悬浮在高温熔体中的TiC粒子阻碍了不混溶区间第二相(In、Bi)的扩散增长和聚合,从而有效地抑制了第二相的进一步沉降,并且,改变TiC粒子的含量可以调控第二相的尺寸和形貌：当添加足量的TiC粒子时,第二相呈微米级弥散分布在铝基体上；降低TiC粒子含量,第二相呈现毫米级的聚集体或球状相。通过TiC粒子改良之后的不混溶合金显示了较低的摩擦系数,有望用作开发新的自润滑轴承材料。