宏观偏析是凝固过程中不可避免的一种缺陷,对铸件的质量有重要的影响。宏观偏析的产生主要取决于凝固过程中凝固前沿的溶质再分配以及糊状区内的溶质流动。在引起流动的诸多因素中,热-溶质浮升力引起的自然对流是造成溶质流动的重要因素。为研究自然对流下热-溶质浮升力对二元合金凝固过程偏析的影响,本文建立了二元合金凝固过程中流动、传热、溶质传输耦合的二维数学模型,采用控制容积积分法,通过自行编制FORTRAN程序,以Sn-5wt%Pb和Pb-48wt%Sn等五种二元合金为研究对象,对其凝固过程进行模拟,得到如下结论：(1)在不考虑凝固收缩的条件下,热-溶质浮升力引起的自然对流是铸件内部产生宏观偏析的主要原因。浮升力的方向受热膨胀系数与溶质膨胀系数符号的影响,但决定于热膨胀系数与溶质膨胀系数的数量级大小。在本研究左侧壁冷却条件下,热浮升力与溶质浮升力同向时,浮升力引起液穴内逆时针流动；热浮升力与溶质浮升力异向时,作用相抵,方向取决于数量级大的因素。(2)通道偏析主要由溶质浮升力引起。相对于热膨胀系数而言,溶质膨胀系数的绝对值大一个数量级以上时,溶质浮升力在糊状区起主导作用,通道偏析明显。(3)二次枝晶臂距越大,粘度越小,流动阻力越小,宏观偏析越严重。(4)平衡分配系数越远离1,偏析越严重。液相线斜率的绝对值越大,合金凝固间隔越大,偏析越严重。溶质与溶剂元素的密度差越大,越容易引起宏观偏析。(5)合金的热扩散率从内在影响铸锭内部温度梯度。合金的热扩散率越小,铸锭内部温度梯度越大,糊状区越窄,偏析越弱。而冷却条件和铸型尺寸通过影响铸锭内温度梯度来影响宏观偏析。铸型尺寸的减小或对流换热系数的增大引起铸锭内温度梯度的增大,导致偏析减弱。