电子束熔炼中Ti–5Cu合金元素挥发预测与控制——基于热力学模型的数值计算与实验验证

Prediction and Control of element Volatilization in Ti–5Cu Alloy during Electron Beam Melting: Based A Thermodynamic Modeling and Experimental Study

摘要: 钛合金在电子束冷床炉熔炼过程中，某些元素因高真空环境易挥发损失，影响最终铸锭成分的准确性。本文以Ti–5Cu合金为研究对象，采用Miedema生成热模型计算合金中Ti与Cu的活度系数，并结合Langmuir挥发定律预测Cu元素的饱和蒸气压与挥发速率。结果表明，随着温度升高，Cu的活度系数变化显著，而Ti的活度系数趋于稳定。计算得出Cu元素的理论挥发率为50.07%，实际熔炼实验中的挥发率为50.00%，两者高度吻合。铸锭中Cu元素分布均匀，各取样点质量分数极差均小于1%，符合工业成分控制要求。本研究通过热力学模型成功预测熔炼过程中元素的挥发行为，为钛合金电子束熔炼的工艺优化与成分控制提供了可靠的理论依据。