高能束熔炼的特点便是利用高的能量密度在合金表面形成熔池，进而熔化金属。高的能量密度虽可以熔炼难熔金属，但由于熔池中心温度过高，合金组元会出现挥发现象，从而使生产出合金的成分偏离设计值，这在成分和性能要求极高的航空航天领域是不允许的。而且无论在高真空还是常压下，元素挥发是熔炼合金时普遍存在的现象，本文通过热力学和动力学两方面阐述了元素挥发的机制，试图建立一个适用范围较宽的描述挥发现象的统一模型。热力学方面，利用Miedema二元溶液生成热模型和Kolher三元溶液模型计算出了TC4合金中各组元的活度系数和饱和蒸汽压，证明了熔炼时主要是Al的挥发，并推导出了挥发刚开始时靠近合金熔体表面处挥发组元的浓度值；动力学方面根据气体分子运动理论和分子自由程的思想建立了挥发组元在真空室内扩散的物理模型，并利用有限差分法建立了挥发组元扩散的差分方程，通过Matlab软件计算出了不同温度、真空室压力以及熔炼时间下真空室内挥发组元的浓度分布、挥发速率、挥发损失量、传质系数、质量分数曲线以及扩散达到平衡状态所需的时间。计算结果表明：挥发组元在真空室内的扩散满足菲克第二定律，随着时间推移，扩散由非稳态转变为稳态，达到稳定状态时浓度梯度保持恒定；压力恒定时，温度越高，金属熔体越活泼，挥发速率越大；温度恒定时，随着压力的升高，气体扩散的阻力变大，扩散速率变慢，当外压低于临界压力，挥发速率几乎不受外压的变化而改变，当外压高于临界压力，挥发速率随外压升高而降低；挥发速率的计算结果显示了挥发速率逐渐增大直至恒定的过程；传质系数的计算结果证实了挥发控制机制的转变，外压低于临界压力，挥发过程受界面反应控制，外压高于临界压力，挥发反应受到气体扩散过程的控制；扩散达到平衡所需时间的与浓度分布和挥发速率的计算结果相互印证。通过对TC4合金真空条件下的电子束熔炼和常压下的激光熔炼实验，并利用能谱分析得到了不同温度以及不同作用时间下Al的质量分数曲线，与理论计算的结果相对比后，发现计算模型可以较好的反映熔炼过程中Al含量的实际变化，证明了理论计算模型不仅可以适用于高真空环境下元素挥发的描述，也同样适用于常压下元素挥发的计算，进而证明了理论模型的可靠性。