2219铝合金属于热处理可强化型变形铝合金,具有较高的比强度和良好的焊接性能以及优秀的高低温力学性能,工作温度可达到-250℃～300℃,在航空航天领域获得广泛的应用。但随着航空航天等领域的技术发展,急需大规格铝合金构件以满足使用要求。而随着铝合金铸锭尺寸的增大,由于尺寸效应,偏析、缩孔疏松等缺陷越发突出,极大影响了铸锭的使用。针对这一情况,中科院金属所提出超大尺寸金属构筑成形技术,以“基材构筑、以小制大”的理念,通过构筑小型均质化铸坯作为基元,通过后续表面处理及扩散连接等技术,获得超厚尺度均质化大锻坯。本文以截面尺寸为200mm×1000mm的2219铝合金作为研究对象,通过数值模拟分析及凝固模拟实验,以电磁/超声复合外场的方式进行研究。本文利用数值模拟软件Fluent和Maxwell对电磁铸造过程进行仿真分析。发现糊状区尺寸及液穴深度随着拉坯速度的增大而显著增加,并对拉坯速度与冷却水量的对应关系进行了探究;同时通过模拟分析确定了铸坯的长度方向单位周长上的最佳冷却水分布为1:10:30。而电磁场的模拟结果表明,电磁感应强度主要集中在铸坯表面且在感应线圈折弯处和铸坯角部最大;电磁场与流场的耦合分析表明电磁场能够显著改善铸坯液穴内的流场及温度场分布,提高不同位置糊状区尺寸的均匀性,减小铸坯中心处糊状区厚大的区域,有助于缩小需要施加超声作用的区域范围。通过在凝固模拟实验中添加超声,探究了不同超声施加方式的作用规律。结果表明,本文所研究模型中需要施加超声作用的区域为铸坯中心糊状区厚大的区域,且宜采用较高超声功率以扩大超声作用范围,获得均质化的晶粒细化效果。同时晶粒细化作用对施加超声的时间并不敏感,可以适当提高拉坯速度以提高生产效率。为保证细化后晶粒尺寸的均匀性,超声探头不宜插入糊状区过深,最佳位置为糊状区顶部区域。