电子束冷床炉熔炼技术
电子束冷床炉熔炼技术
电子束冷床炉熔炼（Ｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｂｅａｍ Ｃｏｌｄ Ｈｅａｒｔｈ
Ｍｅｌｔｉｎｇ—ＥＢＣＨＭ）技术，是２０世纪七八十年代发展起来的新型熔炼方法。ＥＢＣＨＭ 技术是一种把电子束和冷炉床结合，在高真空下进行熔炼的冶金技术。与真空自耗重熔不同，其主要特征是用一个可以进行精炼的冷炉床把原料或电极的熔化和铸锭浇铸分开。以电子枪的强流电子束作为熔炼热源，使金属熔化，熔融的金属液在特殊设计的冷炉床（即一种比较浅的狭长水冷铜质坩埚）里流动，进行精炼、净化后流入铸模（即配置拉锭机构的水冷结晶器）顺序凝固结晶形成铸锭。
电子束冷床炉熔炼技术经过近四十年的发展，已经超出了传统的冶金操作技术的范畴，成为当代战略金属钛冶金科学技术的一个重要发展前沿，是活性金属以及高熔点金属的提纯和净化能以经济的方式进行工业化大规模生产的主要技术手段，是国民经济和国防建设中一种新兴的，具有重要战略意义的高科技材料产业。该项技术在钛冶金领域所蕴含的独特的技术经济优势主要有：
（１）能够单独调控钛合金处于熔融状态的时间，而不影响铸锭中凝固的那一部分金属液，从而创造更好的精炼条件，使富Ｎ、富Ｏ的夹杂物通过分解的方式得以去除使得合金净化，又不致造成像真空自耗重熔铸锭那样深的熔池，有效避免熔质元素偏析。
（２）能够很方便地利用重力分离的机制，使采用返回料可能夹带的ＷＣ刀具碎块和电极焊接Ｗ夹杂等高比重夹杂物下沉，落入冷炉床凝壳的糊状区而得以去除，不致流入铸锭。
（３）可以直接浇铸成如扁锭、棒条等非轴对称铸锭，比大型圆锭更适合轧制成平面产品（如厚板、薄板和条带），使产品更具竞争力。
（４）能够很有效地利用各种形式的返回料，有利于资源的保护和可持续利用。
（５）便于使用各种在线传感器，对熔化精炼过程进行实时的监测和控制，使这种复杂的高技术装置运行的稳定性与重复性有了可靠保证，并有利于工艺的优化。
电子束冷床炉熔炼设备的关键器件是电子枪，电子束具有很高的能量密度（103~106Ｗ／ｃｍ２），可以达到很高的温度，能够熔化一切金属，并且在真空条件下（＜１０－３Ｐａ）运行，能够充分地去除各种有害杂质和气体，特别适合于熔炼活性金属（Ｔｉ，Ｚｒ，Ｖ，Ｈｆ）和难熔的高熔点金属（Ｗ，Ｍｏ，Ｔａ，Ｎｂ）及合金。目前标准电子枪的典型参数为：功率在２００～２５０ｋＷ，加速电压30～40ｋＶ，束斑直径10ｍｍ，电子枪的工作距离1000ｍｍ，偏转扫描频率1000Ｈｚ。冷床炉最重要的改进是采用双室结构，扩大冷炉床，把熔化和精炼部分适当拉开，从而进一步延长金属在液态停留的时间，使精炼、净化的过程进行更充分。
钛合金的熔炼技术
1、直接添加高熔点金属的钛合金真空自耗熔炼用电极制备方法
在钛合金真空自耗电弧熔炼用电极常规制备的基础上，由直接压制的具有一定凹槽的电极块与适合电极块凹槽形状的高熔点金属棒拼焊组成电极的方法，通过选择合适的真空自耗电弧熔炼工艺，能够熔炼出达到配比计算要求的、成分均匀的无偏析优质铸锭。
2、钛及钛合金真空自耗熔炼过程中断电后重新起弧的工艺钛及钛合金真空自耗熔炼过程中断电后重新起弧的工艺，包括如下步骤:当熔炼中断后重新起弧时，将熔炼电流快速提升至正常熔炼电流的75-80%,保持此时的熔炼电流;当熔池的边缘到达坦塌壁后，保持2-3min,再将此时的熔炼电流快速提升至正常熔炼电流。该工艺优势在于，使总的起弧时间大幅缩短，减小铸锭的冷却体积收缩后与用提壁间产生的间隙及避免铸锭冷却凝固形成的内部缩孔:当熔炼电流达到正常熔炼电流的75~80%时，保持该熔炼电流一段时间，这样可以较为准确地控制电极及已凝固熔池的熔化速度，避免瞬时产生大量的熔液流入铸锭与用塌壁的间隙，或造成冷隔缺陷。
3、纯钛块状废料的熔炼回收方法纯钛块状废料的熔炼回收方法，使用6个电子枪的电子束冷床炉，将选定成分的原料装入电子束冷床炉的进料器，进行熔炼，然后将得到的铸锭冷却出炉，即可得到成品。该法直接使用TAl回收料进行熔炼，避免了废料破碎电极块压制，电极的焊制。单锭熔炼每天单台设备可熔炼9个棒料总重约6.5吨，双锭熔炼每天单台设备可熔炼18个棒料总重约13吨，极大的提高了回收效率和速度。
4、钛及钛合金屑状废料的电子束冷床熔炼回收方法钛及钛合金屑状废料的电子束冷床熔炼回收方法过程为:根据所熔炼钛及钛合金成分，称取纯钛屑状废料，或称取纯钛屑状废料和钛合金屑状废料中的一种或两种与海绵钛以及纯合金添加元素和/或中间合金混合的混合料，混合料中的纯钛及钛合金屑状废料添加量按质量百分比计为10%~90%;然后将其压制成电极块，用电子束冷床熔炼炉将所述电极块进行一次电子束冷床熔炼，得到钛或钛合金铸锭。该方法可以利用高达100%纯钛屑状废料生产出合格的纯钛铸锭，或利用高达90%钛及钛合金屑状废料，生产出合格的钛合金铸锭;只需要电子束冷床一次熔炼，不需要二次或三次熔炼。
钛合金熔炼时的偏析
钛合金熔炼时的偏析
偏析普遍存在于钛合金中，偏析对合金的力学性能具有较大的影响，甚至可能无法获得合格铸锭。钛合金的偏析一般分为两类：宏观偏析和微观偏析。
固相无限互溶的合金在三维空间内发生枝晶生长时，引起液体流动的动力将导致宏观偏析。这些动力包括凝固收缩（或膨胀），冷却时的液相收缩，液体内不同密度引起的重力作用，凝固时固相的收缩及移动，大容积内液体对流向枝晶间的穿透，固-液区内气体的形成。宏观偏析包括正偏析、负偏析和比重偏析。
微观偏析是指通常的铸件生产中，枝晶干（或胞晶干）心部与枝晶间（或胞晶间）成分上的差异，可以用偏析比SR 表示微观偏析的大小。微观偏析包括晶内偏析和晶界偏析。钛合金的偏析影响钛合金组织，钛合金的组织缺陷例如难熔金属夹杂、间隙元素偏析，合金元素偏析引起的组织缺陷，反常态的α相形态等对钛合金的使用寿命、性能方面存在致命的影响。因此在熔炼过程中如何避免偏析必须引起冶金工作者的注意。
有人研究了Ti-10V-2Fe-3Al合金的熔炼偏析。实验过程采用电子束冷床炉初熔，VAR二次重熔。图3-19为距铸锭中心15mm和50mm处合金元素的轴向分布。可以看出，沿着凝固方向，V和Al元素含量逐渐降低，而Fe元素逐渐升高。这是因为Fe元素是正偏析元素，朝向熔体方向富集，因此从底部到顶部沿着铸锭凝固方向含量逐渐升高。
下文简要分析几种常见的偏析及形成原因，以帮助在熔炼过程中进行防范。
Ⅰ类α偏析：主要是指O、N、C偏析，最常见的为TiN夹杂，也称为软α型缺陷、间隙元素偏析。这种偏析通常都很硬，会损害疲劳强度和塑性。当上述元素浓度很高时，可以观察到包括化合物在内的其他相，这些元素只要很少的量就能对钛的硬度产生显著影响。钛的氮化物和碳化物以及更难出现的氧化物都有较高的熔点，这些物质在钛熔炼时难于熔化和充分散开，因此原材料中要避免这些间隙元素的浓度过高。高碳偏析区内粗大晶界、碳化物网等薄弱环节吸收了较多的H，会弱化晶界强度，促进碳化物网的脆性倾向。即使这种偏聚不严重，也可对裂纹的产生和扩展发生作用。然而规定范围内的低浓度间隙元素对钛合金不仅无害，而且能对钛合金的强度产生有益贡献。要控制此类偏析，就要从原材料（海绵钛、中间合金等） 生产等整个过程严格防止间隙元素的污染。其主要来源是海绵钛及添入的废料，或者是在制作自耗电极时，由于焊接时空气中带入的O、N污染。解决方法为，首先要提高海绵钛的质量，避免海绵钛中混入钛的氮化物，成品海绵钛应装入密封桶内，并充入氩气；其次是对铸锭生产的前道工序进行严格控制，尤其是电极焊接工序；再次就是采用反复熔炼。 亮条偏析：20世纪70年代中期，上海钢研所就对TC4合金的亮条进行了研究分析。在试制TC4钛合金叶片时，对叶片剖面做低倍检验，发现叶片中存在亮条。对亮条进行分析，测试显微硬度，用电子探针及离子探针测定了亮区的化学成分与基体处的差别。对亮条区进行扫描发现的情况如下：亮条可以肉眼观察到，形状不规则，长度不一；亮条处为低Al低V，硬度比基体稍低；亮条处间隙元素O、N量增加的硬度则比基体高。亮条的高倍组织有3种：等轴α单相，二相长条组织以及类似基体的组织。产生的亮条是由于成分偏析及加工时变形热所造成的。对亮条以化学成分变化分类，发现有纯Al、V偏析，带有杂质元素的偏析以及无成分变化3类。发现不同类型的亮条对力学性能也有影响。认为出现亮条的原因有4种：钛合金在真空自耗电弧炉熔炼过程中，电极掉块产生Al、V偏析；原料中O、N的影响；中间合金及海绵钛粒度的影响；热加工的影响。建议提高电极压制质量和焊接质量，避免在熔炼过程中掉块；采用三次自耗熔炼，改善钛锭成分均匀性；提高原材料的质量及粒度；正确选择加热温度、变形量及变形速度。这对今后的偏析研究起到了重要的影响。
冷床炉熔炼钛及钛合金技术及其应用(续)
第４Ｏ卷第２期 ２０１１年４月 有色金属加工 ＮＯＮＦＥＲＲＯＵＳ ＭＥＴＡＬＳ ＰＲＯＣＥＳＳＩＮＧ Ｖｏ１．４０ Ｎｏ．２ Ａｐｒｉｌ ２０１１
冷床炉熔炼钛及钛合金技术及其应用（续）
段军伟
（洛阳有色金属加工设计研究院，河南洛阳４７１０３９）
６）如果具有两个以上的送料器和拉锭器，就可以 可以更容易控制金属的成分，因此等离子冷床炉主要
连续送料、熔炼、拉锭，从而实现工业化的连续熔炼。 用于熔炼钛合金锭料。
７）由于等离子熔炼系统是在微正压条件下工作， 表１ 钛铸锭生产成本对比分析表
加工过程与原料费用 收得率 费用 总费用 总收得率 等离子焊箱＋自耗炉熔炼 海绵钛费用 ￥２６．００ １００．００％ ￥２６．Ｏ０ 原料费用 原料准备 ￥０．５５ ９９．００％ ￥２６．８２ 加工费用 等离子焊箱 ￥０．７０ １００．００％ ￥２７．５２ 损失费用 双自耗炉熔炼 ￥１．７２ ９６．００％ ￥３０．４６ 只有冷床炉熔炼一８５％屑料和１５％海绵钛 混和原料费用 ￥１５．００ １００．００％ ￥１５．ｏ０ 原料费用 原料准备费用 ￥０．２２ ９８．００％ ￥１５．５３ 加工费用 等离子熔炼费用 ￥１．４０ ９９．５０％ ￥１７．０２ 损失费用 加工费用系数＝０．５６ 海绵钛成本按￥２６．００／ｋｇ，屑料成本按￥１３．００／ｋｇ
３ 国内外冷床炉的发展应用现状
目前，美国所有的专业钛制造者部分或全部拥有 大规模的冷床熔炼设备。美国Ａｌｌｖａｃ公司于１９９９年
装备了全世界最大的ＥＢ冷床炉，功率为５６００ｋＷ，８ 枪，２炉床，２坩埚，２供料系统，最大锭重２２．７ｔ（圆形、
方形），能熔制８６０ｍｍｘ１４２０ｍｍ扁锭，直接轧成板材。
美国的ＲＭＩ公司于２００１年安装了１５００ｋｗ等离子冷
床炉，锭重可达７ｔ。俄罗斯的ＶＳＭＰＯ于２００３年装备 了美国Ｒｅｔｅｃｈ公司４８００ｋｗ等离子冷床炉，该设备有 ５支等离子枪，可生产‘ｐ８ｌＯｍｍｘ４５００ｍｍ的圆锭，
eb炉熔炼原理
eb炉熔炼原理
EB炉熔炼原理
EB炉是一种高温真空熔炼设备，它利用电子束作为加热源，将金属材料加热到高温状态，使其熔化并进行熔炼和净化。EB炉熔炼原理的核心是电子束的产生和利用，下面将详细介绍EB炉熔炼原理。
一、电子束的产生
EB炉是通过电子枪产生高速电子束。电子枪由阴极和阳极组成，阴极发射出的电子经过加速装置加速形成高速电子束。在电子枪的产生过程中，需要提供足够的电源和真空环境。
二、电子束的加热作用
电子束具有很强的穿透能力和局部加热能力，能够将金属材料加热到高温状态。当电子束射入金属材料表面时，能量会转化为热能，使金属材料局部加热。电子束的加热效果主要取决于电子束的功率密度和照射时间。
三、EB炉的真空环境
为了保证电子束的加热效果和避免金属材料受到氧化、污染等影响，EB炉必须在高真空环境下进行操作。高真空环境可以有效减少气体分子的散射和干扰，提高电子束的穿透能力和局部加热效果。
四、EB炉的熔炼过程
在EB炉中，金属材料首先被放置在熔炼室中，然后通过真空泵排空形成高真空环境。接下来，电子枪发射高速电子束，照射到金属材料表面，使其加热到熔点以上的高温状态。随着金属材料的加热，其逐渐熔化并形成液态。在熔融状态下，EB炉可以进行熔炼和净化过程，将杂质从金属中分离出来，提高金属的纯度。
五、EB炉的优点
EB炉具有许多优点，使其在金属熔炼和净化领域得到广泛应用。首先，EB炉的加热效果好，能够将金属材料加热到高温状态，熔炼效果较好。其次，EB炉操作过程中可以实现高真空环境，避免金属材料受到氧化和污染。此外，EB炉的熔炼过程可控性高，可以实现精确的温度控制和加热区域控制。最后，EB炉的熔炼速度较快，能够提高生产效率。
六、EB炉的应用
EB炉在金属熔炼和净化领域有广泛的应用。其中，EB炉常用于高纯度金属的制备，如高纯度钛、锆等。此外，EB炉还可用于特殊合金的制备，如高温合金、耐蚀合金等。同时，EB炉也常用于金属材料的脱气和脱氧处理，提高材料的质量和性能。
残钛回收现状及回收技术
残钛回收现状及回收技术
发布时间：2021-01-29T09:15:20.593Z 来源：《基层建设》2020年第26期 作者： 张哲 弋可 王超南 杨鹏飞 张智 李维 贠鹏飞
[导读] 摘要：钛合金是一种在航空航天制作领域具有重要地位的合金材料，由于我国钛资源并不丰富，加上钛与钛合金加工的成品率低，所以残钛的回收利用工作就显得尤其重要。
西部钛业有限责任公司 陕西西安 710021
摘要：钛合金是一种在航空航天制作领域具有重要地位的合金材料，由于我国钛资源并不丰富，加上钛与钛合金加工的成品率低，所以残钛的回收利用工作就显得尤其重要。本文对国内外残钛的回收现状进行了介绍，并分析对比了钛合金几种回收技术的优缺点。
关键词：钛合金 残钛 回收 熔炼 ABSTRACT: Titanium Alloy is an important alloy material in the field of aeronautics and Astronautics. Due to the lack of titanium resources inChina and the low yield of titanium and titanium alloy, therefore, the recovery and utilization of residual titanium is particularly important. The presentsituation of titanium recovery at home and abroad is introduced, and the advantages and disadvantages of several recovery technologies of titaniumalloy are analyzed and compared. Keywords: Titanium Alloy, titanium residue, recovery, smelting
钛合金熔炼时的金属损耗
钛合金熔炼时的金属损耗
真空熔炼中，从金属熔体中蒸发出杂质元素是提纯金属，改善金属质量的一个重要途径。但是，与此相反，合金元素的蒸发，将使合金成分的控制成为问题。钛合金通常是在真空炉中熔炼的，在熔炼含易挥发元素的钛合金时，就遇到合金元素挥发的问题。
在真空条件下，饱和蒸气压大的元素的挥发损失会非常严重，有研究者用电子束炉熔炼了TiAl金属间化合物，研究发现Al元素的挥发损失达到10% ～15%，而元素的挥发损失将使得熔炼后合金的组织性能发生很大的变化。
众所周知，合金熔体中，当组分平衡蒸气分压比它们在熔体面上的蒸气分压高时，该组分就会从熔体中蒸发去除。所谓易挥发元素，是相对于基体金属而言的。判断一个元素在合金熔体中挥发的难易，并不能单以它在纯态时的蒸气压大小为依据，还必须视其在合金熔体中的有效浓度即活度和相对原子质量大小来判断。下式可以判断元素在二元合金熔体中能否由于挥发而损失。
为了减少易挥发元素在熔炼过程中的损失，在选择中间合金体系时应选择降低易挥发元素活度的体系，造成抑制挥发的热力学条件。在真空熔炼中，熔体中元素的挥发是温度、蒸气分压、真空室压力、熔体组成和时间的函数。有意识地控制这些因素就可能达到去除杂质或抑制挥发损失的效果。
真空自耗电弧熔炼是钛合金熔炼的主要方式之一。实际的真空自耗熔炼的挥发过程，是一个复杂的、通常是处于不平衡状态的过程。它的挥发是在电极、电弧区和熔池等三个区域进行的。同时，由于电极的屏蔽，熔池面上金属蒸气云的存在，熔池连续凝固以及结晶壁的凝结和熔池面上升造成的再熔化过程的存在，加上真空系统的工作，在动力学上对挥发过程产生重大影响，使挥发过程更加复杂。研究表明，中间合金体系、熔炼室压力、熔化速率、电源极性、涡极间距等工艺因素，对真空自耗电弧熔炼钛合金中的易挥发元素的成分有重大影响。控制钛合金中易挥发性元素成分的最佳工艺路线是在设计和制备合适的中间合金体系的条件下，一次自耗采用反极性较高熔速的工艺，二次自耗采用充氩气加压正常速度熔炼。
电子束冷床炉熔炼工业纯钛技术简述
２０１３年第５期 昆钢科技 Ｋｕｎｇａｎｇ Ｋｅｊｉ
电子束冷床炉熔炼工业纯钛技术简述
张志波’何超 李金柱 杨春雷 （１．技术中心；２．安宁公司）
摘要本文介绍了电子束冷床炉的结构及工作原理，并对工业纯钛熔炼过程中夹杂物的去除进行了简述。 关键词电子柬冷床炉熔炼夹杂去除
Ｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｂｅａｍ Ｃｏｌｄ Ｈｅａｒｔｈ Ｍｅｌｔｉｎｇ Ｉｎｄｕｓｔｒｉａｌ
Ｐｕｒｅ Ｔｉｔａｎｉｕｍ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ
Ｚｈａｎｇ Ｚｈｉ—ｂｏ Ｈｅ Ｃｈａｏ Ｌｉ Ｊｉｎ—ｚｈｕ Ｙａｎｇ Ｃｈｔｍ—ｌｅｉ （１．Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｃｅｎｔｅｒ；２．Ａｎｎｉｎｇ Ｃｏｍｐａｎｙ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ Ｉｎ ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ，ｔｈｅ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ａｎｄ ｗｏｒｋｉｎｇ ｐｒｉｎｃｉｐｌｅ ｏｆ ｅｌｅｃ￣ｏｎ ｂｅａｍ ｃｏｌｄ ｈｅａｒｔｈ ｏｒｅ ｉｎ￣ｏｄｕｃｅｄ，ａｎｄ ｒｅｍｏｖａｌ ｏｆ ｉｎｃｌｕｓｉｏｎｓ ｏｆ ｉｎｄｕｓｔｒｉａｌ ｐｕｒｅ ｔｉｔａｎｉｕｍ ｓｍｅｌｔｉｎｇ ｐｒｏｃｅｓｓ ａｒｅ ｄｉｓｃｕｓｓｅｄ． Ｋｅｙ Ｗｏｒｄｓ ｅｌｅｃｔｒｏｎ ｂｅａｍ ｃｏｌｄ ｈｅａｒｔｈ；ｍｅｌｔｉｎｇ；ｉｎｃｌｕｓｉｏｎ ｒｅｍｏｖａｌ
１引言
工业纯钛具有优异的耐蚀性、良好的机械性能
和焊接性能，可以作为重要的耐蚀结构材料，广泛 用于化工设备、滨海发电装备、海水淡化装置和舰
艇零部件等，是我国大力发展的钛材之一ｆｌ１。从钛的
化合物制取金属钛的过程都在低于钛熔点的温度下
进行，只能得到多孑Ｌ的金属——海绵钛。海绵钛除
了少量直接应用外，大多数都必须首先熔炼成致密
的钛锭，方可进一步加工成钛材。然而，钛是一种 高活性金属，在熔炼温度下能和许多元素，包括耐
火材料（各种氧化物）起化学反应，因此钛的熔炼
必须在真空或在惰性气体保护下进行。同时在真空
下熔炼，还可以去除一些杂质，提高钛的纯净度。
真空电子束炉精炼提纯
真空电子束炉精炼提纯
电子束精炼技术(Electron-Beam Melting Tech.)
原理
电子束炉是利用高速电子的动能转换成热能，进而使金属熔化的一种真空熔炼设备。其工作原理类似于真空二极管。如右图所示，将阴极(钽或钨丝)加热至2600~2800℃时, 阴极将发射出大量热电子, 此时若在阴极与阳极(或称为加速阳极)间保持大的电位差, 则电子在电场作用下产生加速效果, 即电能转换成电子之动能, 根据能量守衡定律, 此时若加速电压为25 KV, 电子之速度约为94000
公里/秒, 约光速之1/3。
在此同时, 若系统内(炉体)之真空度达到2x10-4
mmHg以上时, 气体之平均自由径将远远超过炉体之尺寸,
极高速之电子将不会与气体分子发生碰撞, 因此, 在将此一电子流以磁透镜聚焦后, 便以极高之速度撞击待熔融之金属, 并将其动能转换成热能, 使金属升温融化。
电子束炉的结构
1.炉体
炉体的结构型式与电子枪的型式、数量及原料状态、加料方式等有关，它可以做成卧式或立式。炉壁一般为钢板焊成夹套式，中间可通水冷却，电子枪及枪室的真空系统装在炉体的上部会斜上方，单枪电子束炉一般垂直装在炉室上部中央，由侧面水平进料;双枪或多枪时，则对称的分布于炉室的斜上方，炉室内有结晶器、进料装置、炉门、观察孔及与真空相关的孔道等装置。
2.加料装置
电子束炉可加散料，各种进料方式如图所示。
其中a为垂直进料，料棒通过机械装置可上下运动，同时为了熔化均匀，某些设备的料棒还可旋转。c为棒状料的水进料，水平进料的缺点是料棒的局部挡住了电子束，在坩锅内存在阴影区，故此处温度较低，虽由于熔体不断搅动，能部分克服此毛病，但克服此缺点主要还是利用电子束的偏转，或间断进料以克服阴影，否则锭的表面会不光泽，去除杂质的效果也会不好。为了提高作业效率，炉子一般设有装料箱，箱内放几根棒料，当一根料棒熔完后，通过转换装置，可接着熔化另一根棒料(垂直或水平进料都可)，直到铸锭达到要求的长度为止。图中b为加散料的装置，即密封仓内的散料通过电磁震荡器逐步掉入坩锅内(结晶器)内熔化。加散料往往放气量大，对真空系统的要求更严格。
钛合金的熔炼工艺-电子束冷床熔炼法(EBCHR)
钛合金的熔炼工艺-电子束冷床熔炼法（EBCHR）
真空自耗电弧熔炼一直是钛合金的主要熔炼方法。为了提高航空发动机用钛合金铸锭成分的均匀性和尽可能消除偏析等缺陷，一般采用三次真空电弧熔炼。但研究证明，真空电弧熔炼消除钛合金中的高密度夹杂（HDI） 和低密度夹杂（LDI） 的能力有限。而这两种缺陷是钛合金零部件的疲劳裂纹源，降低了零部件的使用寿命。若用于航空发动机，可能引起重大事故。因此美国在20世纪80年代开始研究开发一种熔炼钛合金的新工艺———冷床熔炼（Cold Hearth Melting，简称CHM） 技术。根据热源的不同，冷床熔炼可以分为电子束冷床熔炼（Electron Beam
Hearth Melting，简称EBCM 或Electron Beam Cold-Hearth Remelting，简称EBCHR） 和等离子束冷床熔炼（Plasma Arc Cold Hearth Melting，简称PACHM）两种熔炼方式。冷床炉熔炼技术独特的熔炼方式，可以有效消除钛合金中的各种夹杂物，解决了长期困扰钛工业界的一大难题，因此，冷床熔炼技术可以认为是钛合金熔炼技术发展史上的一次飞跃。
冷床熔炼就是在冷坩埚（水冷坩埚） 熔炼技术的基础上，再加上电子束或等离子束的高温外加热源作用的结合。所谓冷床实际就是凝壳熔炼的坩埚，冷床熔炼就是凝壳熔炼的新发展。 1905年，德国的西门子（Siemens） 公司和Haisko用电子束熔炼钽首次获得成功，但由于当时世界的真空技术发展水平还很有限，从而阻碍了电子束熔炼技术的发展。真正将电子束熔炼技术推向商业化是在1957年，Temescal冶金公司利用电子束熔炼钛锭。之后Temescal冶金公司大力发展电子束熔炼技术，在20世纪60年代初期，该公司利用横向电子枪熔炼炉制备了直径80mm的钽锭和钨锭以及直径127mm、重数百公斤的钛锭。20世纪80年代，现代轴向电子枪取代了早期的横向电子枪，使得电子束熔炼炉的产能得到真正意义上的大幅提高。
钛合金的熔炼工艺-等离子弧冷床熔炼法(PACHR)
钛合金的熔炼工艺-等离子弧冷床熔炼法（PACHR）
等离子冷床熔炼以等离子束为热源。等离子弧与自由电弧不同，它是一种压缩弧，能量集中，弧柱细长。与自由电弧相比，等离子束具有较好的稳定性，较大的长度和较广的扫描能力。等离子枪是在接近大气压的惰性气氛下工作的，可以防止Al、Sn、Mn、Cr等高挥发合金组元的挥发损失。
电子束冷床熔炼难以控制化学成分的缺点也促进了等离子束冷床熔炼（PACHR）技术的发展。等离子弧与电弧炉的自由电弧相比是一种压缩弧，能量集中，弧柱细长，具有较好的稳定性，较大的长度和较广的扫描能力。等离子束冷床熔炼以高温等离子束为热源，在接近大气压的惰性气氛（氩气或氦气）环境下工作，合金元素的挥发损失可以得到有效的控制，易于控制钛合金的化学成分，但除气和除杂效果较差。等离子枪产生的He或Ar等离子束是高速和旋转的，对熔池内的钛液能起到搅拌作用，有助于合金成分的均匀化。但是由于产生等离子束需要惰性气体作为工作气体，惰性气体价格较贵（尤其是氦气），增加了熔炼成本，需要添加惰性气体回收处理设备。熔炼时工作气体的纯度会对钛合金的纯度产生影响。等离子弧熔炼是20世纪60年代初开发的，利用等离子体作热源，温度高（弧芯可达24000～26000K），可熔炼任何金属及非金属炉料，可在大气下实现有渣熔炼，也可在保护气氛中进行无渣熔炼。
等离子电弧熔炼是利用高温等离子体加热熔化金属的一种方法。高温等离子体由高压电弧产生，然后用惰性气体将等离子体的弧柱吹入熔室熔化炉料；这种工艺可以利用散装料，如海绵钛、钛屑、料头等，也可以用料棒送料，即缓慢将料棒送入等离子室，使金属熔化，滴入坩埚。
所谓等离子体是指一种电离气体，是由离子、电子和中性粒子组成的电离状态，称为物质的第四态。Plasma是1928年朗缪尔（Langmuir）
最早采用的称呼，我国称为等离子体。根据物质的原子论，物质的原子、分子和分子团相互以不同的力相结合，构成不同的聚集态。固体是以粒子间结合力强的键构成晶格，当其粒子的平均动能大于粒子在晶格中的结合能时，晶格解体，固体转化为液体。液体粒子间由结合力较弱的键联系，如果进一步得到外界的能量，这个较弱的键被破坏，液体转变为粒子间没有作用键的气体。如果再给予气体足够的能量，气体就电离成电子和粒子而成为等离子体。实际上只要部分粒子电离，并不需要整个物体的每一粒子都电离就能呈现等离子体的特征。