在材料科学领域，控制金属材料的凝固过程、改善合金铸锭的微观组织，已成为提高材料性能和开发新材料的研究方向。电磁搅拌技术由于不与金属熔体接触，减少了对熔体的污染，保持了合金的原有成分、操作方便、效果显著等优点，因而更有利于实现工业化生产。因此，研究电磁场作用下材料的凝固过程和组织性能变化的规律具有重要的价值。铝合金在生活中的应用随处可见，人们也大量的研究了利用电磁搅拌技术控制铝合金熔体的凝固过程，有的已经用于实际生产中。然而，目前的电磁搅拌器普遍存在高耗能、低效率等问题，并且人们对电磁场作用的细化机理有着不同的看法，意见分歧比较大。因此，有必要对搅拌器的设计进行改进，探索出线圈绕组新的绕制方式，从而提高电磁场的利用效率，同时通过系统的实验，探讨电磁场对金属熔体的作用机制，完善其金属凝固理论基础。本课题选用Al-Mn合金作为电磁搅拌的研究对象，设计出单层链式线圈绕组制成的电磁搅拌装置；针对该搅拌装置，详细地讨论了冷却方式、搅拌频率的选择、磁场的计算方法以及在搅拌下熔体运动速度分布规律；然后在其凝固过程中施加不同的电磁搅拌工艺，探究电磁搅拌各种参数对合金凝固组织的影响规律，研究熔体在电磁作用下的形核、长大规律以及电磁场对合金硬度性能的影响。研究结果表明：在相同的浇注条件下，电磁搅拌下的合金凝固组织比未施加搅拌的凝固组织要更加的细小圆整，并且在710℃的浇注温度下，电磁搅拌的作用效果最好；电磁搅拌对其晶粒细化的主要原因是增加了形核数目，提高了形核率，抑制了晶粒的长大速率；在常规电磁搅拌下，合金晶粒的形貌及尺寸随着搅拌频率的提高而减小，并在搅拌频率为30Hz时，达到最小，继续提高搅拌频率至40Hz，晶粒尺寸反而增大；交替电磁搅拌要比常规电磁搅拌效果要更好，在交替电磁搅拌下，合金晶粒的形貌及尺寸受交替间隔时间的影响，当交替搅拌时间间隔增加到4s时，晶粒的平均等径圆直径最小，增加到6s时，晶粒的尺寸反而增大；采用电磁搅拌工艺后获得的合金试样，布氏硬度值普遍有所提高，并且交替间隔时间为4s时，硬度增幅25%。