Представлены кинетические зависимости поглощения азота из газовой фазы жидкими цирконием и титаном. Изучение реакций взаимодействия проводилось методом плавки во взвешенном состоянии в широком интервале температур и парциальных давлений азота. Показано, что реакции идут до образования нитридов данных металлов, концентрация газа в металле описывается уравнением второго порядка, а лимитирующей стадией процесса является химико-адсорбционное звено.

По результатам проведенных исследований определен наиболее целесообразный вариант компоновки гарнисажной печи емкостью 7 т. Рассмотрены возможные варианты большегрузных печей и целесообразность их конструктивного исполнения с точки зрения характера плавления расходуемых электродов различного диаметра, а также тепловых и гидродинамических процессов, протекающих в жидкой ванне тиглей различной емкости.

С учетом реальных значений термодинамических свойств титана и никеля в расплаве Ti - Ni проанализированы характеристики испарения в вакууме компонентов в зависимости от их концентрации в расплаве и его температуры. Показано, что с повышением температуры расплава сплавов системы Ti - Ni коэффициент испарения никеля существенно уменьшается. Рассчитан химический состав жидкой ванны в интервале температур от 1 600 до 2 200 K, необходимый для достижения эквиатомного состава паровой фазы.

Рассмотрены некоторые особенности вакуумных систем и оборудования, используемых для выплавки титана и сплавов на его основе. Определены преимущества, особенности и перспективы использования технологии "сухой" вакуумной откачки применительно к технологическому процессу выплавки титана.

Розроблено математичну модель обігріву титанового розплаву в проміжній ємності електронно-променевої установки з урахуванням гідродинаміки його течії. На основі цієї моделі з використанням програми скінченно-елементного аналізу ANSYS Fluent отримано розподіл температур в проміжній ємності при різних швидкостях течії розплаву. Встановлено, що температура розплавленого металу в центральній зоні проміжної ємності суттєво перевищує його температуру в периферійній зоні, зростання швидкості течії розплаву призводить до зменшення температури та збільшення ступеня рівномірності розподілу температур в проміжній ємності. Запропоновано оптимальний діапазон швидкостей течії розплаву з метою забезпечення необхідного рівня температури та її рівномірності розподілу в проміжній ємності.

Розглянуто питання підвищення ефективності процесу виготовлення титанових зливків при електронно-променевій плавці, що забезпечує збільшення продуктивності виплавки, покращення якісних характеристик зливків за рахунок узгодження взаємодії виконавчих пристроїв шляхом створення механотронної системи керування виплавкою титану зі зворотним зв'язком по температурі розплаву в проміжній ємності та по рівню розплаву в кристалізаторі. Розроблено нестаціонарну тривимірну математичну модель процесу в проміжній ємності електронно-променевої установки, в якій враховано зміну джерела нагріву та швидкості течії розплаву. Досліджено вплив швидкості течії розплаву, потужності обігріву та коефіцієнту розподілу по поверхні проміжної ємності на середню температуру розплавленого титану. За результатами моделювання запропоновано метод керування траєкторією руху електронного променю зі зворотним зв'язком по температурі розплаву, що забезпечує зменшення часу виплавки титанового зливку. Розроблено спосіб витягування зливку з кристалізатора з подачею додаткових коливань на зливок за допомогою гідравлічного мембранного виконавчого механізму. Досліджено вплив значень геометричних параметрів сталевої мембрани виконавчого механізму на її напружено-деформований стан та ресурс спрацювання. Отримано аналітичну залежність максимального напруження в сталевій мембрані від її геометрії в процесі подачі коливань. Запропоновано інженерну методику вибору раціональних геометричних параметрів гідравлічного мембранного виконавчого механізму. Використання запропонованої механотронної системи зі зворотним зв'язком по температурі розплаву в проміжній ємності і по рівню розплаву в кристалізаторі, у порівнянні з аналогічними показниками установки типу ВМО, дозволяє зменшити на 14% енерговитрати та підвищити продуктивність виплавки на 16%, а із врахуванням зменшення втрат на обробку титанового зливку підвищити загальну продуктивність процесу на 18%.