研究了外加在线稳恒磁场对激光选区熔化(Selective Laser Melting, SLM)成形GH3536合金组织及力学性能各向异性的影响。设计了可作用于激光选区熔化成形台面的在线磁场发生装置，可产生最大强度为0.3 T、竖直向上的稳恒磁场。当无磁场和施加0.1 T、0.3 T磁场时，对成形试样进行了微观表征和拉伸试验。结果表明：随着磁场强度的增加，试样致密度由96.4%升高至98.8%，晶粒取向逐渐由强(001)取向转变为(001)、(101)和(111)的均匀取向。在0.1 T磁场下，试样沿沉积方向的织构指数由6.843下降至6.363；在0.3 T磁场下，织构指数下降至5.718。在稳恒磁场的作用下，试样沿扫描和沉积方向的抗拉强度及延伸率差异有明显改善。在0.1 T磁场下，强度和延伸率差异相对于无磁场时分别减小了14.1%和11.1%；在0.3 T磁场下，则减小了47.5%和55.3%。理论分析与计算认为，晶粒取向和性能各向异性的改变主要是由于外加磁场产生了10⁵ N/m³量级的热电磁力，进而枝晶生长方向发生改变。

传统基于周期性永磁体的电磁超声换能器结构较复杂, 为此该文提出了一种由单一永磁体和导线阵列线圈构成的电磁超声换能器（EMAT）用于激发板中的SH0导波。首先叙述了设计的原理, 并采用有限元软件进行三维数值仿真分析, 利用水平极化永磁体垂直于板面的磁场在铝板中成功激发出SH0导波。为使EMAT换能效率达到最优, 研究长和宽为10 mm×25 mm的永磁体, 其高度及线圈匝数不同时EMAT激励的效率。仿真结果表明, 选用永磁体高度为25 mm及线圈匝数为37时EMAT换能效率和声场指向性较好。在此基础上, 通过实验研究了不同线圈匝数对换能器换能效率的影响, 实验结果与仿真结果一致, 充分验证了该文设计EMAT的方法具有可行性。

介绍了静态磁场测试平台的结构和特点, 详细描述了采集监控系统的体系架构, 该系统是由数据采集管理系统和操作监控平台组成的。根据该系统的特点, 设计了基于Qt的数据采集管理系统和基于EPICS的操作监控平台。该系统实现了对静态磁场测试平台的实时控制、设备状态检测及监控、数据采集、存储及查看。该应用运行稳定, 能满足静态磁场测试平台对采集监控的需求。

在静态磁场辅助激光加工过程中,熔池内部流场、热场等实验测定比较困难,因此采用数值模拟方法计算相关参量场完整信息。以固液多相统一模型为基础,同时考虑激光熔池内部固液相变、传热与流动、表面张力、热浮力以及洛仑兹力,研究静态磁场对电磁-激光复合熔凝过程中流场的控制机理。通过COMSOL Multiphysics软件对上述物理过程的控制方程及边界条件进行耦合求解,模拟磁场强度在0.0～0.6 T范围内熔池速度场、温度场演变规律。模拟结果显示,静态磁场对速度场具有抑制作用,但对温度场影响较小。最后以316不锈钢为基体进行验证实验,对比试样表面温度随时间变化曲线,证实计算结果与实验结果吻合度较好,表明该数学模型具有一定精度,能为电磁复合激光加工工艺提供指导。

基于理论分析和数值模拟，建立了一种用于磁驱动压剪加载中产生纯剪切力的准静态磁场发生器，由4台0.5 mF/15 kV的储能电容器并联而成，通过15 kV/30 kA的半导体硅堆开关，向一对磁体线圈放电，进行模拟分析和实验测试。装置在充电9 kV时，在样品区域获得了上升时间1.34 ms的10 T准静态磁场。测试和分析结果表明在半径7 mm区域内磁场分布不均匀性小于2%，满足磁压剪实验要求。

用微生物降解废水已成为废水处理的常用方法之一。经强磁场诱导后，有些微生物可增强对废水的降解 作用，有些却并无作用，因此有效选择微生物至关重要。本文通过傅里叶变换红外光谱法(FTIR)结合聚类分析，分别 研究了经10T超强静磁场(SMF)作用0h、1h、4h、14h后大肠杆菌、金黄色葡萄球菌和枯草芽孢杆菌 的细胞结构变化。结果表明，强磁场作用于大肠杆菌1h后即对其有影响，而金黄色葡萄球菌需要4h， 枯草芽孢杆菌则受强磁场的影响甚微。对其原因进行分析总结后，发现强磁场对无芽孢微生物的诱变效果最佳，为有效选 择强磁场诱导后的微生物来处理废水提供了基础。FTIR与聚类分析的结合运用，为细胞结构的研究提供了新的视野。