铝合金具有密度小、导电及导热性能优异、抗腐蚀性能好、塑性加工容易等优点,广泛用于航空航天等各个领域。近年来,随着现代航空航天技术及装备业的快速发展,对铝合金的综合性能要求越来越高,对铝合金铸品的组织要求也越来越高。为获得细小的等轴晶、均匀的组织、力学性能更优异的铸坯,电磁铸造成为一种非常合适的生产手段。本文利用有限元模拟的方法对外加磁场作用下的铝合金凝固过程中的流场、温度场的耦合场进行建模,利用软件特性对同一边界上不同的条件进行处理,并对金属凝固过程中的潜热采用了新方法进行计算,使用开源软件FreeFEM++来进行编码计算。获得的结果如下:电磁场对熔体流动和温度均匀分布有促进作用,电流强度越大,对熔体流场和温度场的作用效果越大,温度场分布更加均匀,搅拌更充分,熔体内部的液穴深度明显下降,有利于铝合金铸坯质量的提升。电磁场的频率越低,对流场及温度场影响效果越好,低频磁场的搅拌作用减小了熔体芯部与边部液穴深度差,有利于金属同时凝固,优化内部组织。本文中取磁场电流为50 A以及频率为10 Hz时为最佳工艺参数。本文中还设想了一种新的电磁场施加方式,即在原有的平行磁场线圈的基础上,使磁场线圈平面与轴向产生一定大小的倾角,线圈进行一定程度的倾转,并且在这个基础上使线圈以其中心点与熔体中心轴线在同一水平面的连线为轴向,左右方向上进行二次偏转,可使磁场发出的方向进一步产生变化,从而进行更复杂的搅拌行为。经过模拟分析后发现,将磁场稍微斜向上发出,并之后将线圈右旋偏转可进一步优化熔体中流场和温度场的分布,强化搅拌效果,使温度场分布更加均匀,液穴深度下降,利于金属凝固后组织性能的均一稳定。在这种条件下,通过对比模拟实验发现此时铸造速度为2mm/s,浇注温度为660℃时效果最佳。本文所采用的模拟方法可模拟各类合金的凝固过程,可为实际生产提供一定的指导作用,优化工艺参数,改善产品质量。另外本文所介绍的磁场倾转方法如果可以应用的实际,可进一步优化生产工艺,改善合金产品质量,为铝合金的电磁半连续铸造提供更广阔的发展空间。