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摘要
Ti2AlNb合金锭的真空电弧重熔(VAR)是一种超高温且不透明冶金过程，很难对这一过程中的熔体流动行为和宏观偏析的形成过程进行试验研究。发展了基于欧拉多相流的电磁场、温度场、流场、溶质场的多场强耦合数学模型，研究了真空自耗过程中的多物理场相互作用机制，对Ti2AlNb合金锭中成分偏析形成过程及分布规律进行了预测。模拟结果表明，电磁力主要分布于熔池表面，自感电磁力推动金属液由中心向下流动而加深熔池；搅拌电磁力的离心效应则大幅提升熔池的温度场均匀度，促使熔池内金属液中的溶质混合均匀。尽管铸锭外围和中心分别形成了大范围的正、负偏析区，但区域内的成分较为均匀。在搅拌和沉降的作用下，金属熔池中的等轴晶极大地缩短了铸锭中的柱状晶区。该模型的模拟结果在熔池深度与宏观偏析分布方面与试验结果吻合良好，可进一步应用于预测和研究工业级大型铸锭中的成分偏析。
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