電子束爐主要用于熔煉高熔點、高純度金屬及其合金，如鎢、鉭、鉬、鈮、鉿等，這些材料是發展原子能、宇航、電子工業等不可缺少的材料，掌握好電子束熔煉，有助于提高產品質量，降低成本，為我國尖端科學技術的發展做出貢獻。

1、電子束的工作原理

將電能轉換成熱能有很多形式，電子束爐是利用高速運動的電子的動能轉換成熱能，來熔化海綿鈦壓塊，使其有足夠的熱量進行熔煉，發射電子束的裝置是電子槍，電子槍發射的電子束在加速電壓的作用下獲得高速運動，經過聚集和偏轉系統的控制，*終使電子束準確而密集的轟擊金屬棒料和熔池表面，將其動能轉變成熱能，使金屬熔化。在此過程中發生一系列的物理化學變化，使金屬得到精煉和提純。所以，電子束爐的熱能來源的關鍵是在于獲得高速運動的電子。

2、夾雜去除研究

隨著鈦合金在飛機發動機關鍵旋轉件中的使用條件日益苛刻，對于鈦合金的冶金質量要求也越來越高。鈦合金的夾雜物一般有兩類，即低密度夾雜物和高密度夾雜物。低密度夾雜物主要是氧化物和氮化物，硬α相夾雜是富氮、氧、碳的。硬α相夾雜是鈦及鈦合金中出現的主要冶金缺陷，但主要是氮。TiN的密度為5.22g/cm3，比鈦的略高。硬口相具有比鈦高得多的熔點，如Ti02的熔點為1825℃，TiN的熔點約為2950℃。硬α相夾雜因為間隙固溶所以很脆，其硬度可高達基體金屬的3倍。另外，固溶強化元素在硬α相夾雜中貧化。因為其形狀和性質與基體金屬相近，即使經過機械熱處理，也很難通過無損探傷技術完全排除。盡管鈦合金中α硬相夾雜的量很少，但由于其硬度高、脆性大，降低部件使用壽命，因此自1989年美國蘇城空難以來，硬a相夾雜，特別是TiN夾雜引起了鈦錠生產商和飛機發動機制造商的廣泛關注。

3、易揮發元素揮發控制研究

由于電子束冷床熔煉過程要求在高真空環境下進行，易揮發元素如Al，Cr，Sn等的成分控制是電子束冷床熔煉技術的關鍵難點。鋁屬于a穩定元素，可以提高鈦的開始再結晶溫度，與a鈦和口鈦形成替代式固溶體，主要起固溶強化作用。在國標中的鈦合金，除了工業純鈦外，幾乎所有鈦合金都含有一定量的鋁。鋁是鈦合金的主要合金化元素，在鈦合金的電子束冷床熔煉過程中，由于鋁在高溫下蒸氣壓高(鋁的蒸氣壓比鈦的蒸氣壓高4個數量級)，鈦合金熔液在冷床中長時間暴露于真空下時，鋁的揮發損失是含鋁鈦合金電子束冷床熔煉成分控制的關鍵問題，也是研究*多的問題。

影響鋁揮發的因素主要是熔煉速度、熔池表面平均溫度、熔池表面的局部過熱。反應在熔煉參數上主要是熔煉功率，電子束掃描頻率。電子束掃描方式和頻率是非常重要的熔煉參數。掃描方式一定時，熔池溫度隨掃描頻率的變化而變化，掃描頻率低，電子束在一個地方停留的時間長，此處熔池的溫度升高，溫差大，整個熔池溫度不均勻，相應地，合金中揮發性元素的揮發損失也很高。