该文对大尺寸TiAl基合金锭熔铸技术以及铸锭缺陷的形成机理进行了研究.利用该课题组对TiAl基合金ISM熔炼过程中Al的挥发损失的研究结果,以及通过调整所选用的炉料的形式和坩埚内炉料的放置方式,消除由于与坩埚接触的凝壳成分偏析所造成的合金成分偏差,可以将合金中Al元素的含量精确控制在所要求的成分范围之内.对课题组曾经浇注的和该文熔铸的TiAl基合金铸锭的研究发现,TiAl基合金凝固过程与纯金属相似,为逐层凝固.该文通过对金属型结构的设计实现了TiAl合金铸锭凝固过程中自下而上的凝固顺序,使集中缩孔分布在铸锭的冒口区,最终获得了尺寸为φ100×200,内部无缩孔、宏观缩松及气孔,无宏观偏析的TiAl基合金铸锭.通过对所浇注铸锭中的缩孔进行分析和计算,推断出合金液在凝固发生之前整体基本上已降低到液相线附近.由计算可知顶部自由表面的辐射散热热流密度比铸型界面换热热流密度大得多,同时由于自由表面能够促进结晶形核,在合金液凝固的初期顶面就首先形成固体壳层.壳层下气孔和缩孔的迅速形成,阻碍了通过自由表面的辐射散热.分析认为壳层下气孔的形成和海绵钛中残留的MgCl<,2>有关.经过热力学计算可知Ti与O之间的反应驱动力很大,即使在较大真空度下熔炼过程也趋于增氧,为了控制合金中间隙元素的含量,应对熔炼过程的各个环节进行仔细的控制以及尽量减少重熔的次数.利用ISM熔炼获得的合金成分均匀的优点和真空自耗电极电弧熔炼(VAR)局部熔化、顺序凝固的特点,采用ISM熔铸电极和VAR熔炼进行重熔的双联方式熔铸了TiAl基合金锭.结果表明该技术能够显著提高铸锭的成品率.通过对实际浇注铸锭的观察、分析、测量和计算,确定了TiAl基合金熔体冷却、凝固过程中液态收缩率和凝固收缩率.