难熔金属及合金在航空航天、电子信息、能源、化工、冶金和核工业等国防及民用领域有着不可替代的作用，受到世界各国的高度重视，已成为材料科学界最为活跃的研究领域之一。本文采用电子束悬浮区熔技术(EBFZM)探索难熔金属钼单晶的低成本电子束悬浮区熔定向凝固工艺，研究了钼单晶的无籽晶法和籽晶法定向凝固组织演变及生长机理，考察了晶体的力学性能与工艺参数和凝固组织的关系。 本文的研究工作主要分为三部分： (一) 成功地设计了新型电子束悬浮区熔电子枪，实现了快速、均匀、稳定的电子束悬浮区熔定向凝固。 (二) 采用无籽晶法电子束悬浮区熔定向凝固技术，利用粉末烧结冶金级钼和电弧熔炼高纯钼，经多次区熔获得了取向为(110)的定向凝固多晶钼。研究结果表明：定向凝固钼晶体的生长符合竞争生长机制，晶体取向与热流方向偏离较大的晶粒的生长被抑制，大角度晶界数量明显减少；随着区熔速率的增大，小角度晶界数量明显增多；区熔定向凝固使得晶体纯度提高，成分分布均匀；显微硬度的测试结果表明，定向凝固钼晶体晶界处的硬度明显高于晶内，晶粒内硬度值趋于一致。随着区熔速率的升高，显微硬度降低。 (三) 采用籽晶法电子束悬浮区熔定向凝固技术，以(111)取向的钼一铌单晶为籽晶，利用电弧熔炼高纯钼，在区熔速率分别为1.5、2.0和2.5mm／min时，一次区熔即可获得取向为(111)的钼单晶。当区熔速率为2.0mm／min时，单晶质量最好。显微硬度的测试结果表明，随着区熔速率的升高，显微硬度也降低。