镍基铸造高温合金作为目前在各种航空、航天用发动机上高温热端部件的主要材料,具有非常重要应用价值。而K418高温合金作为目前用量最大的铸造高温合金,以其为研究对象,具有现实意义。目前采用传统的真空模铸工艺得到的高温合金母合金锭存在中心缩孔、疏松以及偏析等众多问题,与传统模铸相比,热型连铸工艺可制得纯净、组织致密和低偏析的铸坯,因此,将热型连铸技术引入到高温合金的制备领域中来具有十分重要的意义。热型连铸技术需要严格控制其传热和凝固过程,因此有必要使用数值模拟技术为精确控制传热和凝固过程提供指导。本文采用基于有限元方法的ProCAST软件,模拟了镍基高温合金K418热型连铸过程中的温度场和微观组织演变。微观组织模拟采用CAFE技术,其中形核过程采用基于高斯分布函数的连续形核模型,枝晶尖端生长过程采用KGT模型。通过实验校正,获得了准确的边界条件及形核参数为后续模拟研究奠定基础,在此基础上,深入分析了工艺参数对热型连铸过程温度场和微观组织演变的影响,最后,实验成功热型连铸K418高温合金工艺,连铸出致密、成分均匀分布和组织细密的连铸棒,进而研究了不同工艺参数条件对K418高温合金连铸坯一次枝晶、二次枝晶、γ′相、碳化物以及力学性能的影响。主要结论如下:(1)通过温度场实验结果与模拟结果反复校核直至二者较为吻合,获得准确的边界条件,为后续温度场模拟奠定基础;在温度场模拟结果的基础上,进而通过微观组织实验结果校核模拟结果获得准确的形核和生长动力学参数,为后续微观组织计算奠定基础。(2)在本模拟条件下,K418高温合金(Φ10 mm)热型连铸合理的制备参数范围如下:熔体浇注和BN铸型温度1500~1540℃,冷却距离23 mm,平均拉坯速度9~18 mm/min。(3)在本模拟条件下,K418高温合金(Φ10 mm)热型连铸过程中,随着浇注温度的升高,晶粒淘汰的趋势有所减弱;随着拉坯速度的提高,晶粒的淘汰趋势明显增加。工艺参数的改变只会加强或减弱晶粒淘汰的速度,但不会对晶粒淘汰的总体趋势造成影响。(4)在本实验条件下,K418高温合金(Φ10 mm)热型连铸过程中随着拉坯速度由9 mm/min提高到18 mm/min,合金的一次枝晶间距由187μm减小到178μm,二次枝晶间距由46μm减小到34μm,枝晶干γ′相尺寸由304 nm减小到216 nm,枝晶间γ′相尺寸由340 nm减小到320 nm,枝晶间MC碳化物面积分数由1.14%减小到1.08%,室温抗拉强度由1132 MPa提高到1180 MPa,延伸率由12.5%提高到19%;随着温度梯度由26℃/cm提高到37℃/cm至46℃/cm,合金的一、二次枝晶间距逐渐减小,一次枝晶间距依次为:221μm、187μm、174μm,二次枝晶间距依次为:54μm、46μm、42μm,枝晶干和枝晶间γ′相尺寸也逐渐减小,枝晶干γ′相尺寸依次为:336 nm、304 nm、251 nm,枝晶间γ′相尺寸依次为:528 nm、340 nm、278 nm,枝晶间MC碳化物面积分数由1.28%减少到1.08%,室温抗拉强度由1069 MPa提高到1175 MPa,延伸率也由12.1%提高到17.2%。