Nb-Ti-Si合金是高推重比航空发动机高压涡轮叶片以及新一代高速飞行器的耐1200℃以上高温结构件的重要候选材料。它具有高熔点、高活性、成分复杂且含有低熔点合金元素等特点。为了解决Nb-Ti-Si合金难熔配并改善宏观偏析等问题,本研究提出了等离子-感应复合熔炼技术,并搭建了等离子弧-水冷铜坩埚感应悬浮复合熔炼设备,围绕感应悬浮熔炼及复合熔炼技术的传输行为开展了数值模拟及成分分布规律的研究。本文的研究有助于掌握超高温金属复合熔炼过程中的传输现象,对高熔点高活性金属材料复合熔炼新技术开发和工艺优化等具有重要的理论指导意义和工程应用价值。本文在深入了解感应熔炼及等离子弧-感应复合熔炼过程的加热特点及相关物理传输现象的基础上,分别建立了耦合电磁场、温度场和流场的三维数学模型。在各自所需的感应热源模型、“感应热源+随匙孔深度变化的热流”复合热源模型的基础上,通过结合VOF追踪算法、热焓-孔隙率法以及多种流体驱动力如电磁悬浮力、表面张力、Marangoni剪切力、热浮力、重力等,详细描述了两种熔炼方式下从加热阶段至冷却阶段所历经的各种传热及流动现象。整个数值程序的实施主要基于Ansys Maxwell电磁场有限元软件和Ansys Fluent流体动力学分析软件。通过前者获得所需的热源源项及电磁悬浮力源项,并将其导入后者中实现二者交互耦合。在Ansys Fluent软件中,基于用户自定义函数UDF编程添加相关热源模型、各类散热边界条件及各种流体驱动力边界条件,使用有限体积法和PISO算法完成数值程序的离散并进行求解。基于所建立的三维感应熔炼数值模型,系统分析了加热阶段及冷却阶段熔体的热量传输行为及驼峰的形成演变。研究表明,加热初始阶段熔体由表及里沿径向发生熔化,熔体上表面形成与水平面呈锐角的环形隆起,随后环形隆起不断向中心包络靠近直至完全合拢形成完整初始驼峰;初始驼峰形成之后,一方面抬升过程持续直至达到动态稳定;另一方面,驼峰尖端熔化区域开始向下方低温区域进行热量传输,导致其下方低温固相区高度不断减小。受深度方向上传热能力的限制及感应热源径向功率密度衰减的影响,最终在坩埚中心底部形成局部凝壳。冷却阶段驼峰发生回落并经历多次内部回弹振荡,最终形成Nb-Ti-Si合金锭。通过与Nb-Ti-Si合金感应熔炼获得的合金锭的形貌对比,验证了感应熔炼三维模型建立的可靠性。基于所建立的三维等离子弧-感应复合熔炼数值模型,系统分析了加热阶段及冷却阶段熔体的热量传输行为及驼峰形成演变过程。研究表明,加热初始阶段熔体同时受到电磁感应热源诱导的径向热流传输以及芯部中心等离子弧热源及等离子弧压力诱导的向坩埚底部的热流传输的共同作用。在这两种机制作用下,最终炉料完全熔化;随后,同时关闭两种热源,悬浮驼峰发生回落并经多次内部回弹振荡最终形成Nb-Ti-Si合金锭。通过与Nb-Ti-Si合金等离子弧-感应复合熔炼驼峰形貌、熔炼获得合金锭的形貌对比,验证了等离子弧-感应复合熔炼计算结果的准确性。通过比较分析感应熔炼以及两种变频复合熔炼下同一深度截面距离熔体芯部不同位置点上的热循环曲线以及驼峰升高曲线可知:（1）等离子弧热源的匙孔效应,使感应加热在径向传热的基础上加速向坩埚底部高效传输;（2）在保持其它条件不变的前提下,增加复合热源中感应热源的频率,能够以降低电磁悬浮力幅值的方式,减少准稳态悬浮驼峰形成时间及高度,进而借助增加等离子弧热源传热效率达到提高熔炼效率的目的。对等离子-感应复合熔炼Nb-Ti-Si合金锭成分分布进行了系统检测和分析,采用方差方法评价成分均匀性,获得了Nb-Ti-Si合金锭成分分布规律及其随工艺参数变化规律。采用纳米压痕和微柱压缩技术研究Nbss和（Nb,Ti）₃Si相在Nb-Ti-Si合金中的微观力学行为。本研究中获得的各组成相的量化性能有助于更好地理解Nb-Ti-Si合金的宏观变形行为,并且可以进一步应用于模拟研究的力学模型中。