本文设计、加工了方形冷坩埚,在坩埚的尺寸、开缝和冷却水循环设计等方面都有所创新。对方形冷坩埚内的磁场进行了实验研究和模拟计算,并用方形冷坩埚实现了钛铝基合金方坯定向凝固成形。用小线圈法测定了空载条件下的坩埚内磁感应强度分布,分别对周向和纵向磁感应强度在不同功率和不同线圈匝数条件下的分布进行了研究。结果表明,在线圈包围区域内磁感应强度很强,最大值出现在线圈中部。在此区域以外,磁感应强度急剧减小。在整个线圈包围区域内磁场分布基本均匀,磁感应强度随着功率的增加而增加,随线圈匝数的增加分布更加均匀。在有载条件下,对方形冷坩埚内磁场分布进行了模拟计算,对有载和空载进行了对比,并研究了电源频率、电流体密度、线圈匝数、底料位置对磁感应强度分布的影响。计算表明,有载时电磁场的分布发生了很大变化,与空载时相比,有载的时候电磁场基本都聚集在料棒的端部和表面,研究工艺参数对磁场分布的影响能给予实验有效的指导。对钛铝基合金方坯冷坩埚定向凝固成形进行实验研究,在选择合适的实验工艺的条件下成形了表面质量和定向组织都很优异的方锭,并且研究了各个工艺参数尤其是抽拉速度和熔体热历史对凝固界面的影响,分析了界面前沿的温度梯度,总结了要获得平直、细化柱状晶的条件。最后对所成形试样进行了拉伸性能测试并结合定向凝固理论对组织和凝固界面进行了分析。