在材料科学领域，人们在不断探索和开拓。一方面，目的是提高材料的各种性能，以满足其适应性；另一方面是不断降低成本，提高成品率，提高生产企业的竞争力。为了达到上述两个目的，材料界的研究人员采用了许多方法、手段和措施。

传统金属铸造方法生产的铸锭是边缘粗大的柱状晶，逐渐过渡到中心细小的等轴晶。在这种结构的下一步压力加工中，粗大的柱状晶影响材料的加工性能，容易产生缺陷，加工成品率降低。常规铸造方法还会在铸锭表面产生铸造波纹、皱纹、冷隔和表面铸造裂纹；铸锭中会产生多孔、气孔和夹杂物等缺陷。为了扭转这种局面，材料工作者做了大量的研究工作，采取的措施主要有电磁搅拌、添加人工晶核、机械搅拌、振动、强脉冲、超声波等方法。这些方法可以不同程度地减少或消除上述缺陷。电磁搅拌是利用电磁力的搅拌力来搅拌半固态熔体，突破了常规金属凝固过程中的几个步骤和结晶过程。对于半连续铸造和连续铸造，受力的地方主要是结晶区。电磁技术的主要优点如下:1 .无需添加晶粒细化剂即可获得细小的等轴晶，显微组织细小、均匀、致密；2.消除了常规铸造方法中粗大的枝晶和柱状晶，减少或消除了铸锭表面和内部的铸造缺陷；3.大大降低了密度差大、固溶度小的不同金属制备合金的难度；4.铸锭表面光滑平整，可减少铣削量或不铣削直接加工。

电磁搅拌法是近年来发展迅速的一项技术。这里，着重描述该技术领域的情况。

电磁铸造技术的发展

20世纪60年代，苏联学者I.N .盖兹列夫(I.N. Gezlev)发明了电磁铸造法(EMC)，并于1966年在实验室利用EMC技术成功制造出第一个金属锭，并于1968年为这种方法申请了专利。1969年工业化铸造了直径为200毫米至500毫米的圆锭。后来美国凯泽化学铝业公司、雷诺公司、瑞士铝业公司相继引进了该专利技术，并在此基础上，该技术得到了很大发展。

1978年，美国ALUMAX工程金属工业公司(AEMP)采用该技术生产出符合要求的圆锭。目前美国ALUMAX公司采用垂直铸造和水平铸造生产直径为75mm和150mm的圆锭，被世界各地的半固态成形加工厂所采用。1988年，日本成立了专门的半固态金属加工研发公司。这家研发公司的研究和活动经费由川崎制铁、住友金属、神户制钢、三菱重工等公司提供。

电磁技术成功应用于铝工业，生产出合格的扁锭和圆锭后，人们还在探索其应用于其他金属和合金铸造生产的可能性。目前，美国、日本、法国、英国、意大利等国家在该技术领域处于世界领先地位。美国奥林公司研究了铜及铜合金的电磁铸造方法，并开发了相应的电磁铸造装置；研究了电磁铸造技术在镁合金生产中的应用，并设计了应用设备。日本中野合金公司在复杂黄铜水平连铸管坯生产行业也采用了电磁铸造技术。锌合金和镁合金的电磁铸造应用也有报道。

对于铝板的连铸连轧生产，电磁铸造法最早由日本浅井提出，美国能源部也申请了电磁铸造铝板的专利。70年代中期，东北轻合金加工厂在国内率先开展这项工作。1982年尝试фф482mm圆形铝合金锭。“七五”期间，在中国有色金属工业总公司的主持下，这项技术的国产化被列入重点研究计划。许多铝加工企业、大学和研究所参与了这项工作，并取得了很大进展。上世纪80年代，西南铝加工厂引进了前民主德国的电磁铸造技术。在随后的引进、消化、吸收过程中，技术得到了掌握和提高，取得了良好的应用效果。西北铝加工厂与中南大学合作开发铝带电磁铸造在连铸连轧行业的应用技术。晶粒细化效果良好，取代了Al-Ti-B晶粒细化剂的作用。最近，国内已有多家铜加工企业与相关院校合作，对电磁铸造技术在铜锭铸造工艺中的应用进行了开发和尝试，并取得了一些经验。

电磁铸造技术在铜加工业中的应用

目前，由于电磁铸造技术的优越性，国内许多铜加工企业都非常关注它。电磁技术在铜加工工业中的应用初步预计在以下几个方面:

1.半连续铸造圆锭和平锭在生产过程中的应用。主要是改变结晶器的整体设计，在原有结晶器的基础上增加电磁感应线圈，利用电磁搅拌力来调整和改变物料的结构；

2.在水平连铸棒坯和管坯生产过程中的应用。为了改善结晶器的成分，增加电磁感应线圈，调整结晶器冷却水的水路结构，由于重力对凝固结晶的影响，水平连铸的技术难度可能大于半连铸，液腔的大小和形状也与半连铸不同。据相关企业介绍，从初步试验得知，铸铜杆的氧含量明显降低，晶粒细小，表面质量也有很大提高，搅拌效果显著。尚未解决的问题是结晶器使用寿命降低且易损坏，拉速没有提高，工业化大生产需要进一步探索和实践。

3.小方坯水平连铸工艺的应用。由于连铸坯宽厚比大，电磁线圈的设计与前两者不同，最好设计多极感应线圈。

4.应用于上铅坯或管坯。由于材料本身体积较小，预期效果和经济价值并不明显。

总之，对于铜合金来说，这项技术的应用将会有广阔的市场前景，其经济价值是巨大的。据相关资料显示，电磁铸造由于不存在边缘偏析和粗晶层，只需少量铣面或不铣面即可轧制，轧制后的板材不开裂，省去了切边工序，提高了成品率。这种经济价值非常可观。美国生产的每吨电磁锭可以产生60多美元的效益。按我国年产60万吨铜带计算，采用该技术，成品率每提高一个百分点，可减少投料量1.2至1.5吨。若按1.3万吨计算，可节省能耗和工时成本4000多万元。成本提高两个百分点，可以降低成本近亿元。特别是对于锡磷青铜带等成品率较低的产品，效果更佳。目前国内该产品产量约为3万吨，平均成品率约为40%。如果采用这项技术，成品率提高到50%，其经济效益将上亿元，相信是可以实现的。

对于多元铜合金来说，添加的合金元素种类繁多，特性差异较大，控制和生产出符合要求的合格铸锭一直是生产实践中的一大难点。采用这种技术后，可以大大降低难度，使企业在开发这些新产品时，实现低投入、高产出的经营生产模式。因为电磁铸造技术需要在原有的传统铸造设备上增加新的电源系统、电磁成型系统、控制和检测系统等装置。所以比较适合批量大，产量大，品种单一的企业，但是对于品种多，批量小的企业，就不太好采用了，因为对于每一个规格，它的电磁成型系统，配套的电源系统，检测系统都不一样，反而使铸造成本上升。近年来，中国的铜加工业面临着激烈的竞争，这使得彼此提高自身素质，加强管理，以降低生产成本，提高生存能力。然而，科学技术作为第一生产力的应用却不尽如人意。当传统手段挖掘潜力达到一定程度时，可以挖掘的题材就非常有限了。要努力提高生产技术水平和科技含量。我相信，谁先尝到这只螃蟹，谁就先受益。这是毋庸置疑的。