一代材料,一代航空,材料作为航空航天发展的主要推动力之一,高品质和规模化是其一直追求的目标。随着军民共用政策的鼓励,钛材的使用量和性价比将对供应商产生巨大影响。所以,发展高综合性能同时兼顾成本的钛合金已成为当下供应商关注的焦点。本研究以500℃温度下使用量最大、应用范围最广的热强钛合金TC11为研究对象,进行了返回炉料添加方式的优选,Al元素挥发模型的建立,EB+VAR熔炼工艺参数的优化和固化,以及EB+VAR熔炼钛合金与3次VAR熔炼钛合金对比分析研究。研究结果表明:(1)通过建立的数学模型预测熔炼速度、初始原料Al含量以及挥发面积对铸锭中最终Al含量的影响,结果与实测的Al含量一致,模型合理可靠。(2)在电子束冷床熔炼过程中,通过选用合适的中间合金,对不同形式的电极分别采用相应的熔化工艺,并合理设定扫描图形和能量分布,可以提高铸锭成分均匀性,而且表面质量优良,化学成分均匀。(3)通过对铸锭表面纵向和横断面取样进行化学成分分析研究,不断优化和固化熔炼工艺参数,最终实现熔炼工艺的稳定性;通过γ射线等检测手段,研究冷床炉熔炼去除高、低密度夹杂的效果,最终实现产品质量的一致性。依据上述研究,工业实践已生产出化学成分符合相关标准的TC11铸锭,铸锭表面质量优良且成分均匀性良好,在后期的宏观和微观检查中未发现有高、低密度夹杂,铸锭质量满足后期加工要求,同时在保证钛合金质量的前提下,可大量利用返回料,降低生产成本,为钛材的推广使用创造有利条件。