近年来，利用物理手段来控制和促进化学反应，是科技界十分关注的研究领域。特别是磁场与化学的交叉和渗透而形成的磁化学技术，利用磁场效应提高材料制备合成的效率和改善材料性能，已受到人们广泛的重视，而且正在成为材料研究的一个重要发展方向，并将在高科技领域有着广泛的应用前景。 本论文以Al-ZrOCl₂、Al-Zr（CO₃）₂为反应新体系，结合熔体反应法，研究了不同磁场类型（交变磁场、脉冲磁场）对复合材料凝固组织的影响，并成功开发了磁化学法合成（Al₂O₃+Al₃Zr）p／Al和（Al₂O₃+Al₃Zr）p／Al-4％Cu复合材料；并应用综合热分析、扫描电镜、电子探针、X-射线衍射仪等现代分析和测试手段研究了复合材料的微观组织，探讨了Al-Zr-O复合材料的磁化学反应热力学和动力学，同时研究了复合材料热膨胀性能。 实验结果表明：磁场能影响Al-ZrOCl₂、Al-Zr（CO₃）₂反应体系的原位化学反应的进程，显著促进化学反应的进行，缩短化学反应的时间，且反应过程平稳，无需机械搅拌，有利于复合材料在工业上的生产应用。而且，不同磁场作用形式对复合材料凝固组织有较大的影响，结果发现，低频交变磁场的凝固组织要优于高频交变磁场，而脉冲磁场的凝固组织要优于低频交变磁场，脉冲磁场下原位合成更易获得颗粒细小，体积分数高、分布均匀的复合材料；优化了磁化学反应工艺参数（磁场作用时间、磁场强度、磁场连续作用和间隙作用），实验结果为，对于Al-ZrOCl₂反应体系，磁场最佳的作用时间为15～20min；对于Al-Zr（CO₃）₂反应体系，其最佳的作用时间为25～30min。磁场下原位合成的复合材料颗粒相中，Al₂O₃颗粒（＜2μm）呈圆形，Al₃Zr颗粒为板条状（＜10μm），部分为粒状Al₃Zr颗粒（＜1μm）；研究了不同基体对复合材料凝固组织及晶粒度影响，结果表明，颗粒在Al-Cu合金中呈弥散分布，并对基体有明显的细化作用，TEM结果表明，颗粒与基体结合良好，无界面反应产物。 对实验所进行的Al-Zr（CO₃）₂、Al-ZrOCl₂体系进行了热力学分析，从Gibbs计算可得，Al-Zr（CO₃）₂、Al-ZrOCl₂体系能自发进行反应，生成Al₃Zr和Al₂O₃颗粒，熔体温度随反应时间的变化及XRD分析结果证实了热力学计算的正确性；磁场对熔体和颗粒有分散作用，结果表明，磁场对熔体有显著的震荡和搅拌效应，且从磁场分布角度出发，得出磁场不均匀度大于10％，熔体为紊流态；