钛铝金属间化合物基合金是一种新型的γ-TiAl基结构材料,由于其密度小、比强度高以及其在高温下具有优异的性能,被广泛的应用于航天航空发动机、军事等领域。有研究表明,首先钛铝合金的纯净度尤其氧元素的含量对合金的最终使用性能有很大的影响,目前应用最为广泛的γ-TiAl合金为第二代铸造Ti-48Al-2Cr-2Nb合金,该合金目前仍存在室温脆性较大的问题,故为了进一步提高该合金的使用性能,拓展其服役温度和应用领域,需要从合金纯净华、晶粒细化等角度发展新型的熔炼工艺。电子束熔炼制备工艺具有能量密度高、真空度高以及可控性好等优点,能够大大的提高钛铝合金的纯净度,并且该技术采用的是水冷铜坩埚,不仅不会引入杂质,还可有效地加快合金铸锭的冷却凝固速度,能够起到细化晶粒、减小成分偏析的作用。然而,由于该技术的高真空度,使得合金中不同蒸气压的各个组元,其在熔炼的过程中挥发能力不同,导致熔炼制备后所得的合金铸锭成分偏离预想目标,从而影响合金的使用性能。因此,本文通过对电子束熔炼制备TiAl合金铸锭的过程中不同组元的挥发行为研究,解析多元合金的元素挥发规律,为多元合金铸锭的电子束熔炼精准制备提供理论依据。通过对合金原料进行重新配比,得到了名义成分为Ti-48Al-2Cr-2Nb的合金铸锭,并对其进行了铸态成分、组织与物相分析;对该合金铸锭进行了热处理,以研究不同的热处理工艺对该铸锭显微组织的调控机制,以获得最优组织。本实验首先在不同的电子束熔炼工艺条件下制备了TiAl合金,利用X射线荧光光谱仪分析了铸锭的平均成分,得到了电子束熔炼制备TiAl合金过程中各个组元的挥发规律;然后据此规律对合金原料重新配比,并进行电子束熔炼,得到了名义成分为Ti-48Al-2Cr-2Nb的合金铸锭;对其进行了热处理,利用金相显微镜、X射线衍射仪、透射电子显微镜以及维氏硬度仪,分析了其显微组织、物相组成、层片间距以及力学性能,得到了如下结论:1、从合金挥发热力学和动力学的角度计算研究,通过Miedema和Kolher模型计算了Ti-Al-Cr-Nb四元合金系的活度值、饱和蒸气压,结合Langmuir方程以及实验结果,得到了四个组元的理论与实际挥发速率,以此得到了电子束熔炼TiAl合金过程中各个组元的挥发规律;2、根据所得挥发规律,对合金原料进行重新配比,经电子束熔炼之后得到了名义成分为Ti-48Al-2Cr-2Nb的合金铸锭,经检测分析,发现所得铸锭内O元素含量<100ppmw,N元素含量<30ppmw,且其晶粒平均尺寸为250μm,层片间距约200nm;3、对合金铸锭进行了不同温度和不同时间的热处理,发现随着热处理温度的升高,合金组织粗化,层片间距变大;随着热处理时间的增长,合金中层片组织析出量减小,当时间为45min时,合金中已几乎无层片组织析出;综上,热处理参数为1320℃30min时,所得的合金组织最优;4、对铸态以及热处理后的合金铸锭进行了显微硬度的检测,发现组织的调控对该合金的力学性能存在较大的影响。结合所得的显微组织及显微硬度,可知1320℃30min仍是最优的热处理工艺参数,其显微硬度可达400HV。通过上述实验研究,得到了电子束熔炼制备TiAl合金铸锭时各组元的挥发规律,并据此模型制备得到了名义成分为Ti-48Al-2Cr-2Nb的合金铸锭,即此模型可一定程度上用以预测电子束熔炼过程中合金熔体的元素挥发行为;得到了Ti-48Al-2Cr-2Nb合金的组织调控机制,即得到了显微组织及力学性能综合较优的工艺参数。