增材制作 (additive manufacturing，，，AM)，，，又被称为3D打印技术，，，是指挥用推算机软件成立零件的三维模型，，，通过特定打印技术以逐层熔凝堆积的步骤将离散资料 (粉末、、液体、、丝材等) 加工成形的一种低损耗叠层加工技术，，，它是用资料逐层堆叠、、自下而上的步骤来制作工件的技术，，，相对于传统的资料去除 (减材) 加工步骤，，，它是一种“增材”的制作 步骤[1-2]。。。增材制作技术能够直接使用在其他软件得到的三维模型数据，，，将其导入到增材制作设备里直接急剧地制作出复杂状态的零件，，，不像传统的减材加工必要多道加工工序，，，能够显著地简化工序，，，缩短加工周期[3]。。。与传统的金属资料制作工艺设备重大、、出产耗时高、、能耗高、、原资料利用率低、、传染大等特点相比，，，增材制作技术拥有资料综合利用率高、、工序少、、成本低、、设计自由度高、、可用于制作复杂结构的零件、、易于实现智能化、、效能高档利益[4]。。。

Ti-6Al-4V(TC4) 由于拥有比强度较高及较好的韧性和焊接性等利益，，，在航空航天、、石化、、船！、医药等部门得到了宽泛的利用。。。钛合金通常选取铸造、、铸造、、机加工、、粉末冶金或者凝固成型等传统工艺来制作成零部件，，，但若是要加工状态结构复杂的钛合金零件，，，传统加工工艺可能加工质量较差甚至是齐全无法加工。。。传统的钛合金加工制作技术重要为减材制作、、铸造、、铸造等。。。常见的减材制作加工方式为切削和铣削，，，由于钛合金的导热性差，，，切削时切削热不容易从工件上传导出去，，，险些齐全靠切屑带走加工过程中产生的热量，，，因而刀具部门很容易造成热堆集，，，产生粘刀和刀具的高温失效。。。此外，，，由于钛合金的硬度较高，，，切削变形系数小，，，所以切削过程中刀具上所受到的力极度大，，，容易造成崩刃，，，使刀具失效[5-6]。。。铸造最常见的问题是钛合金化学性质极为活跃，，，就算残留氧含量微少也很容易与钛产生反映产生氧化层，，，降低成形后工件的综合机能，，，并且在铸造过程中同样容易形成缩孔、、塌陷等组织缺点。。。选取整体铸造制作钛合金结构件，，，不仅必要大型锻压设备，，，出产周期长，，，制作成本高，，，并且难以制作复杂状态的结构件，，，资料利用率低[7-8]。。。

相对于传统加工工艺，，，增材制作技术则占有无可比力的优势，，，能够解决传统加工中的问题。。。增材制作能够直接打印出想要的零件，，，节约资料，，，根基无需后续加工，，，并且不必要模具和专用夹具就能够制作状态复杂的零件。。。通过增材制作技术制作飞机的关键零部件，，，舰船的发起机叶片等，，，不仅能提高零件的机械强度，，，还拥有很高的出产效能[9]。。。然而，，，增材制作过程中工艺参数的扭转以及分歧热处置方式对增材制作TC4 钛合金微观结构以及力学机能有很大的影响，，，本工作综述分歧增材制作工艺参数和热处置方式对增材制作TC4合金组织和机能影响，，，探求进一步提升增材制作钛合金构件机能的有效蹊径和增材制作领域将来发展的关键。。。

1 、、增材制作TC4合金简述

目前国内外宽泛使用的增材制作设备种类繁多，，，常用的增材制作原资料状态为粉末状和丝状，，，原资料为丝状的凭据热源的种类可分为激光熔丝增材制作 (laser and wire additive manufacturing，，，LWAM)、、电弧熔丝增材制作 (wire and arc additive manufactu-ring，，，WAAM)、、电子束熔丝增材制作 (electron beamfuse additive manufacturing，，，EBAM)。。。原资料为粉末状时，，，凭据增材制作设备内粉末的进给方式大体可分为预铺粉型和同轴送粉型。。。预铺粉型比力有代表性的有选区激光溶解 (selective laser melting，，，    SLM)、、 电 子 束 选 区 熔 化 (selective electron beammelting，，，SEBM)；；；同轴送粉型比力有代表性的是激光金属沉积 (laser metal deposition，，，LMD)。。。

送粉型钛合金增材制作出现较早，，，有较长的发展汗青，，，发展比力美满，，，因而送粉型增材制作钛合金是目前国内外钻研的主流，，，送粉型增材制作钛合金成形后的组织重要为魏氏组织，，，机能根基上能满足要求，，，但伸长率比力低，，，因而必要进前进一步的后处置，，，经热处置工艺后，，，魏氏组织能够向网篮组织转变，，，因而能够提升综合机能。。。

粉末激光增材制作中粉末的利用率较低，，，并且粉末粒径较小，，，容易传染设备和环境，，，制备相对不方便，，，价值较高，，，而送丝型激光增材制作资料利用率很高，，，没有粉尘传染，，，原料制备越发单一，，，拥有更高的经济性。。。因而，，，近些年来，，，送丝增材制作技术钻研逐步成为增材制作钻研的主流方向。。。送丝增材制作钛合金由于能量输入步骤分歧，，，熔池描摹和冷却速度分歧，，，成形后的组织重要为魏氏组织和网篮组织，，，成形后零件的综合机能强于传统制作步骤和送粉型钛合金增材制作所制作的零件[10]。。。

TC4合金是一种常见的 、、 利用极度宽泛的α+β型两相钛合金，，，该合金与很多α+β型钛合金一样，，，具备较好的高温机能以及可加工性，，，也能够进行热处置，，，有较好的综合力学机能[11]。。。TC4合金以α相为主，，，通常含有 5％左右的β相，，，含有 6％的α相不变元素 Al 及 4％的β相不变元素 V。。。由于TC4合金重要由两相组成，，，所以稍微扭转加工前提或其他成分就可扭转两相的比例和状态散布，，，扭转资料的微观结构从而得到分歧机能的钛合金。。。

2、、 增材制作工艺参数对Ti-6Al-4V合金组织和机能的影响

钻研批注，，，通过对增材制作的工艺参数进行合理调控，，，能够获得近致密的TC4合金[12]。。。其中对增材制作合金机能影响最大的是能量输入功率和扫描战术。。。

2.1 能量输入功率和扫描速度的影响

能量输入功率和扫描速度的巨细直接决定粉末资料或者丝材的溶解情况、、熔池的状态和流动情况、、缺点的类型和巨细，，，图 1 为激光功率和扫描速度对成型件的孔隙率的影响[13]。。。

Gong 等[14] 综合思考能量输入功率与扫描速度，，，扭转增材制作中的扫描速度和激光输入功率，，，对比分歧能量输入功率制作的TC4 成形件内部缺点情况，，，了局批注，，，在相宜的工艺参数领域内，，，试样的显微结构险些不产生缺点。。。当能量输入功率不实时，，，粉末颗；；；蛘咚坎娜芙獠患，，，熔池会出现中断不陆续，，，产生较大的塌陷变形或者是大量的未熔合缺点；；；此时随着能量输入功率增长，，，熔池的温度逐步升高，，，成形件内部缺点逐步削减，，，当能量输入功率过大时，，，缺点在试样中呈随机散布，，，并且状态一致性较高[15-17]。。。在扫描速度不变的情况下，，，随着能量输入功率的增高，，，成形件内部缺点削减，，，成形件致密度提高；；；能量输入功率不变时，，，扫描速度增长组织晶粒变细[18]。。。

能量输入功率影响着增材制作过程中缺点的形成和试样的组织结构，，，进而影响成形后试样的综合机能，，，如硬度、、理论粗糙度、、屈服强度和抗拉强度。。。李吉帅等[19] 钻研了分歧扫描功率、、扫描速度和扫描间距对TC4 金属粉末成形质量的影响，，，了局批注，，，低扫描功率下成形样品理论的孔洞描摹不规定，，，巨细不一，，，属于熔合不良所导致的孔洞，，，当功率达到一按时成形样品理论光滑，，，孔洞数量极少，，，状态规定且只有极少量未溶解的粉末颗粒，，，并且试样的硬度随功率的升高而增长。。。孙小峰等[13] 选取三参数正交尝试法钻研了激光功率、、扫描速度以及层厚对 SLM 成形TC4合金致密化行为及拉伸机能的影响，，，了局批注，，，致密度和孔隙率随激光功率的变动都极度显著，，，随着能量密度的变动，，，样品的屈服强度颠簸高于抗拉强度颠簸。。。Zhao 等[20] 钻研了体积能量密度对增材制作TC4合金的组织和力学机能的影响，，，了局批注，，，屈服强度、、极限拉伸强度和断裂伸长率均随激光功率和扫描速度的线性增长而增长，，，如图 2 所示，，，在较低激光功率的前提α′晶粒下粗化较为显著，，，在高激光功率的前提下细化的α′晶粒占比则会显著增长。。。

Fatoba[21] 钻研了激光增材制作中加工参数 (激光输入功率、、扫描速度和送粉速度) 与试样力学机能 (硬度、、屈服强度和抗拉强度) 之间的关系，，，得出了激光功率和扫描速度是影响增材制作钛合金力学机能的两个最重要的参数，，，并且存在一个工艺窗口得到的样品力学机能最佳，，，而送粉速度对均匀硬度、、屈服强度和抗拉强度的影响比力小。。。

2.2 扫描战术的影响

分歧扫描战术会影响增材制作过程中熔池的散热速度，，，从而影响组织中晶粒的成长情况以及增材制作后合金的综合机能。。。Syed 等[22] 选取单道、、平行多道和振荡沉积步骤制备试样，，，测试了平行和垂直于沉积面扩大的裂纹，，，了局批注，，，由于较高的部门热输入，，，振荡沉积、、单道和平行多道试样结构极度类似，，，都阐发出显著的粗柱状β晶粒组织和粗相变组织。。。在三种构建步骤中，，，振荡沉积的裂缝扩大速度最小。。。Syed 等[23] 还钻研了两种分歧的沉积战术 (振荡和平行多道) 对电弧熔丝增材制作的TC4合金在铸态前提下的拉伸和高周委顿机能的影响，，，了局批注，，，与平行多道沉积相比，，，振荡沉积由于相变组织较粗，，，所以强度较低，，，但伸长率值两者大体类似，，，都要大于典型的铸造资料，，，两种构建战术都导致柱状初生β晶粒沿资料构建方向分列，，，这是由于较高的热输入和较慢的冷却速度导致柱状初生β晶粒更宽，，，从而导致α+β相变组织更粗，，，在屡次循环下的两个方向上，，，振荡沉积成立试样和平行多道成立试样的委顿强度相差不大。。。Zhang 等[24]钻研了沉积速度对增材制作TC4合金显微组织描摹和力学机能的影响，，，在所有沉积前提下，，，试样的显微组织描摹根基一致，，，这是由于在所有沉积前提下增材制作的温度领域已经处于钛合金相变的低温区域；；；当沉积速度增长时，，，合金的抗拉强度呈降落趋向，，，显微硬度呈分散性且显著的降落趋向 [25]。。。

传统的扫描战术中的单向扫描和“之”字形扫描，，，在肇始端和结尾由于工作前提不不变，，，扫描速度较低，，，能量输入较高，，，导致熔池状态容易产生剧烈扭转，，，极易产生缺点[26-27]。。。正交扫描能削减这种情况的出现，，，使各方向能量输入越发平衡，，，提高成形件的理论质量、、致密度、、强度和韧性。。。杨永强等[28-29] 针对增材制作中产生的未熔合孔洞缺点等 情况，，，提出了一种新的层间错开正交扫描战术，，，在一层扫描沉积实现后，，，下一层对扫描线间搭接处进行扫描溶解，，，使搭接处重新溶解，，，加强分歧搭接层之间的熔合；；；再选取正交扫描战术，，，使各方向能量输入平衡，，，削减未熔合缺点的产生。。。Stephenson 等[30]提出了新的扫描战术，，，线性扫描、、随机扫描和dehoff 点填充，，，其中 dehoff 点填充技术可得到多种 与传统扫描技术分歧的特点，，，蕴含精密的微观结构等。。。Strantza 等[31] 选取了岛式陆续扫描战术，，，降低了增材制作成形后TC4 钛合金内的残存应力，，，这是由于这种方式加快了成形后零件的散热速度。。。扫描间距同样对增材制作有重要影响，，，当扫描间距较小时，，，相邻溶解道间会形成较大搭接，，，进而影响了零件尺寸精度和加工功夫；；；而当扫描间距过大时，，， 相邻扫描道间会存在未溶解的粉末颗粒，，，使成形件孔隙率的增长[19]。。。

2.3 其他工艺参数的影响

（1）；；；た掌挠跋：：增材制作过程中熔池处于极度高的温度下，，，而钛合金在高温下与氧、、氮元素有很强的亲和力，，，因而在制作过程中必要特殊的；；；た掌，，，分歧的熔池；；；た掌岫栽霾闹谱鞯难肺⒐劢峁 和力学机能产生不一样的影响 。。。

Nourollahi 等[32] 钻研了增材制作TC4 钛合金在空气、、充斥惰性气体的密闭箱内和氩气三种分歧的；；；で疤嵯鲁尚魏笫匝淖酆锨榭，，，了局批注，，，在空气空气中样品的分歧部位观察到不常见的半球状显微结构，，，减弱了样品的抗拉强度、、屈服强度和伸长率，，，氩气提供的特殊；；；た掌蛊淝蛐慰紫堵蚀锏 6.3%，，，晶格参数变动很小，，，形成了马氏体组织，，， 强度较高，，，在密闭箱提供的最佳；；；で疤嵯，，，可获得孔隙率小于 1% 的典型网篮状微观结构。。。

Amano 等[33] 对氦气；；；た掌辛俗暄，，，氦气拥有更高的导热系数和更低的气体密度，，，在氦气气流下熔池和基板有较大的冷却速度。。。此外，，，在一样的热输入前提下，，，氦流法制备的样品比氩流法制备的样品含有更藐小的α马氏体，，，资料机能也有所提高，，，并且氦流法克制烟气天生的能力也更强。。。目前工业上常用的；；；て卸即嬖诓辛舻难，，，在高温前提下钛合金极易与氧气产生反映，，，即便氧气的含量极低也会形成氧化层，，，Emminghaus[34] 钻研了分歧残留氧含量对TC4 激光增材制作的影响，，，了局批注，，，残存氧含量越高，，，试样理论粗糙度越大，，，理论粗糙度往往与试样的委顿强度亲昵有关，，，同时发现残存氧含量对试样的致密度影响不大。。。

（2）基板资料和厚度的影响：：增材制作过程中基板承担着很大一部门的散热作用，，，资料的热耗散速度很大一部门都取决于基板的资料与厚度，，，因而热影响层带的状态和蚀刻水平都受到基板的影响，，，从而导致分歧基板厚度前提下得到的样品微观结构也分歧。。。分歧基板厚度上成形的试样微观结构在距基板5mm的处所微观结构出现了显著的变动。。。Kalashnikov 等[35] 钻研了基板资料和厚度对试样的影响，，，了局批注：：由于TC4合金的低导热性，，，较厚的基板导致沉积资料过热，，，而较薄的基板在增材制作过程中容易变形，，，导致成形样品与基板之间接触不良，，，从而导致散热也不好；；；使用 Mo 掺杂Ti 合金基体，，，固然违反了基板资料选择的准则，，，以至基板资料与增材制作的资料分歧，，，会使增材制作的零件化学成分产生扭转，，，但在中等散热率前提下保障了零件的高延展性。。。

（3）粉末粒度的影响：：对于送粉型增材制作来说，，，粉末的多种特点如粒度散布 (particle size distribu-tion，，，PSD)、、状态、、微观结构城市对增材制作零件机能产生分歧的影响，，，尤其是粉末的粒度，，，会扭转粉末的堆积状态和流动性。。。Soltani-Tehrania 等[36] 钻研了粉末粒度在激光粉末床熔融制作TC4合金中对委顿机能的影响，，，发现与细粉相比，，，粗粉制备的试样孔隙率更高，，，但细粉的试样最大缺点尺寸更高，，，这是由于细粉的流动性更强，，，在制作过程中飞溅极度严重，，，所以最大缺点尺寸更高，，，延展性和抗委顿性更低，，，但又因其较高的流动性显示出了优越的填充机能使得孔隙率降低。。。

3 、、热处置对增材制作TC4合金组织和机能的影响

对增材制作TC4合金来说，，，热处置方式分为在线热处置和后热处置，，，在线热处置是指在增材制作过程中每打印一层随即对该层进行热处置，，，这样能够改善试样内部晶粒成长过程，，，解决增材制作过程中内应力导致的变形开裂以及改善增材制作成形零件的机能。。：：笕却χ迷蚴窃谠霾闹谱鞒尚沃笤俣粤慵进行热处置，，，在线热处置节制较作难题，，，所以来热处置使用较为宽泛。。。

通常来说对TC4合金进行的热处置蕴含再结晶退火、、去应力退火、、固溶时效处置、、正火、、热等静压等。。。经过热处置之后TC4合金的组织通常阐发为以下四种状态[37]：：

（1）等轴组织：：在两相区铸造或者退火处置可得到此类型，，，等轴组织成分以初生α颗粒为主，，，伴有肯定量的β转变组织，，，在常态塑形以及委顿上限方面阐发最佳但是其强度和断裂韧性的阐发不尽人意；；；

（2）魏氏组织：：在β相区经铸造或加热后缓慢冷却所获得，，，其金相结构为初始β晶粒天堑包抄在粗壮的初始β晶粒周边，，，且陆续的α相排布在晶粒天堑上，，，片形的α束域呈此刻β晶粒内，，，而在片状α束域之间的为β相。。。该组织拥有较高的断裂韧性，，，且在急剧冷却前提下，，，可能获得较高的蠕变抗力以及悠久强度；；；

（3）双态组织：：在两相区铸造或者退火处置可获得此类型，，，这种组织的特点是转变β基体上布有初生α颗粒，，，其体积分数低于 50% 且不陆续；；；

（4）网篮组织：：将TC4 钛合金在 (α+β)/α转变温度左近热处置可获得网篮组织。。。组织中α相小而短，，，分歧相之间交错订交，，，编织成网篮状，，，使资料的蠕变强度增长。。。别的，，，由于分歧短粗、、扭曲的相纵横交错，，，提高了钛合金的断裂韧性。。。

Bermingham 等[38] 探索了常见的热处置方式对增材制作TC4合金组织机能的影响，，，发现去应力退火能够显著提高试样塑性，，，并且预防了组织晶粒的粗化；；；热等静压能够解除由热输入过大产生的微观缺点，，，从而提高试样的机能和寿命；；；固溶时效处置能够提高试样的强度，，，但是会降低资料的致密度。。。国内外关于正火处置对增材制作TC4合金组织和机能的钻研较少，，，因而正火处置对合金的机能影响法规尚不明确[39]。。。

3.1 退火对增材制作TC4合金组织和机能的影响

增材制作的零件通常都有着较大的残存应力，，，这对零件的机能会产生不利的影响，，，对增材制作后的零件进行退火处置的重要主张是使零件加工后的残存应力减小甚至解除，，，并不变组织和机能。。。Vrancken 等[40] 将增材制作后的TC4合金在850 ℃ 下退火 2 h，，，随炉冷却，，，处置后合金的伸长率从 7％提高到了 13％。。。Gwak 等[41] 钻研了后退火对直接能量沉积 (directed energy deposition，，，DED)处置的TC4合金的显微组织演变和机械机能的影响，，，了局批注，，，退火处置固然降低了试样的委顿强度但使试样产生了应变硬化，，，提升了屈服强度。。。

Chen 等[42] 钻研了激光粉末床熔融 (laser-powderbed fusion，，，L-PBF)TC4合金在分歧退火温度 (650～950 ℃) 下的拉伸机能，，，了局批注，，，随着退火温度的升高，，，原来的针状马氏体α′相逐步转变为层状α+β相，，，力学机能出现强度降落、、伸长率上升的趋向，，，800 ℃/2 h 的退火热处置获得的试样强度/塑性匹配为最佳。。。

进一步钻研显示，，，随退火温度提升和功夫耽搁，，，TC4合金的抗拉强度和塑性都降落，，，但硬度会得到显著提升，，，这是由于TC4合金是一种经典的α+β型两相钛合金，，，而随着退火温度和功夫的增长，，，增材制作TC4 钛合金晶粒内α相的取向差增大，，，β相含量增长，，，组织中针状α相数量削减，，，α相产生粗化[43]，，，导致合金的机能产生变动。。。

3.2 正火对增材制作TC4合金组织和机能的影响

正火处置在金属资料的热加工中起到的作用是改善金属资料的韧性，，，正火处置的冷却速度高于退火低于淬火，，，可使资料的晶粒细化，，，显著改善资料的韧性，，，降低资料开裂的趋向，，，一些钻研显示，，，资料经正火处置后资料从脆性断裂转变为韧性断裂。。。

正火处置的温度变动会显著扭转试样的显微组织。。。徐国健等[44] 钻研了从最初沉积态到分歧正火温度下的试样显微组织，，，850～900 ℃ 之间试样沉积层的综合机能最好，，，由于此时试样中的组织险些 完 全 转 变 为 网 篮 组 织 ，，， 试 样 中 已 经 形 成 了α+β相，，，此变动能够增长资料的蠕变强度和断裂韧性，，，随着正火温度的再次提高，，，网篮组织逐步隐没，，，力学机能又起头降落。。。姚定烨等[45] 对正火处置后的试样进行应力应变尝试，，，发此刻 700～900 ℃ 随正火温度的提高，，，试样的点阵结构被压密，，，从而使试样的应力应变曲线出现显著的上升，，，资料的吸收能量的能力得到显著提高，，，这是由于试样的点阵结构被压密导致试样受到的动能更多地转化为变形能，，，从而能吸收更多能量。。。

3.3 热等静压对增材制作TC4合金组织和机能的影响

热等静压 (hot isostatic pressing，，，HIP) 是一种以氮气、、氩气等惰性气体为传压介质，，，在密闭容器中对工件施加各向一致的压力，，，并在高温高压下维持一按功夫，，，以实现零件解除孔隙、、均匀化成分、、不变机能的一种后处置工艺。。。

Molaei 等[46] 钻研了 HIP 工艺对增材制作TC4钛合金寿命的影响，，，发现经过 HIP 处置后的试样可有效削减试样显微结构下内部缺点的数量，，，提高寿命，，，但是与此同时会降低资料的塑性。。。断口显著能看到微裂纹和解理面的存在，，，导致样品的伸长率降低，，，是显著的脆性断裂[47]。。。

通过进一步钻研能够发现，，，增材制作TC4合金微观结构重要为针状初生α相，，，经 HIP 处置后，，，针状初生α相被截断，，，降低了针状初生α相的长宽比，，，α相的厚度产生了显著增长，，，因而能够有效削减试样显微结构下内部缺点的数量，，，提高寿命，，，但因而致密度提高，，，从而使资料塑性变差，，，脆性增长，，，抗拉强度和屈服强度降低[45]。。。Lee 等[48] 钻研了 HIP 对激光选区溶解成形TC4合金的反作用，，，了局批注，，，热等静压后初生α相被截断，，，试样显微组织由马氏体转变为魏氏组织，，，在热等静压处置后这些显微组织的变动在试样理论上变动的尤为凸起，，，会对试样的理论粗糙度产生较大的影响。。。

由于其制作道理，，，增材制作零件各向异性的存在是不成预防的，，，在热处置步骤中 HIP 是最有可能降低增材制作TC4合金的各向异性机能的，，，但成本往往也是最高的[49]。。。Gangireddy 等[50] 对激光粉末床熔融增材制作TC4合金在β相转变温度下进行了热等静压处置，，，处置后发现马氏体转变为双峰α/β微观结构，，，同时也扭转了原有的β相结构，，，解除了各向异性。。。

3.4 固溶时效处置对增材制作TC4合金组织和机能的影响

增材制作TC4合金的微观结构险些全由针状初 生α相 组 成 ，，， 而 后 针 状 初 生α相 被 分 解 为α+β相，，，经过固溶时效处置之后就可形成拥有网篮组织的α+β相，，，并且在固溶时效处置后试样内部进一步析出了几百纳米巨细的颗粒团簇，，，因而抗压强度和屈服强度都显著提高。。。

经过固溶时效处置后，，，试样大部门由板状状态的初生α相组成。。。此外，，，由于热处置后晶粒粗化，，，α相的均匀宽度增长，，，纵横比与未进行热处置的相比显著降低，，，α+β相经过长功夫的固溶处置后形成了拥有网篮组织的结构[51]。。。

固溶时效处置还能够大大提升合金的伸长率，，，降低合金的描摹差距。。。Ren 等[52] 将TC4合金在920 ℃ 固溶 2 h 后，，，在 550 ℃ 时效 4 h，，，伸长率提升到了 18%。。。Zhao 等[53] 首先将TC4合金在亚临界温度区（980 ℃）退火 1 h，，，为了保障合金的强度，，，随后在 920 ℃ 固溶 2 h 后，，，在 550 ℃ 时效 4 h，，，最终使得合金的伸长率提高到 25％。。。薛松海等

[47] 还发现，，，通过固溶时效处置后可使结合区内的魏氏组织转变为网篮组织，，，从而提高合金的伸长率，，，通过进一步尝试还发现热等静压+固溶时效同时使用，，，固溶时效态试样的强度和伸长率均达到最大值，，，其中屈服强度达 798 MPa，，，抗拉强度达 915 MPa，，，伸长率达 11%。。。

分歧热处置方式对试样机能的影响以及优弊端如表 1 所示。。。

3.5 新型后热处置技术对增材制作TC4合金组织和机能的影响

除传统的退火、、固溶时效处置、、正火、、热等静压等热处置方式之外，，，很多新型后热处置技术被设计开发了出来。。。Li 等[54] 选取高磁场和退火耦合来对增材制作的TC4合金进行热处置，，，该规划在自行设计的炉中将试样别离在分歧强度的磁场下保温30 min，，，磁场和热场的耦合作用不仅推进了α′→α+β的相变，，，并且扭转了α′/α相的宽度，，，经热处置后，，，α′/α相状态逐步细化，，，直到磁通量达到 8 T，，，晶粒产生细化强化从而提高了试样的塑性，，，同时，，，拥有粗壮α′/α马氏体的均匀α+β相维持了中等强度和优良的塑性，，，力学机能可与锻件相媲美。。。

Zou 等[55] 在增材制作TC4合金后使用急剧热处置的步骤，，，得到了细化的等轴β晶粒，，，加强了试样的强度和延展性。。。Gou 等[56] 选取冷金属转移的步骤制得的试样显微组织为针状α′马氏体和少量片层状α+β，，，拥有合理的硬度和抗拉强度，，，经过 900℃/4 h 随炉冷却和 1200 ℃/2 h 随炉冷却热处置后，，，所有α′马氏体均转变为α+β相，，，选取两种热处置方 法均可获得较高的硬度和较好的塑性，，，但是热处置后 试 样 的 抗 拉 强 度 明 显 低 于 未 处 理 的 试 样 。。。

Wang 等[57] 利用低温真空热处置增材制作TC4合金试样，，，了局批注，，，低温真空热处置能够降低金属的受热变形的可能性，，，出格是拥有复杂结构的零件，，，同时在此热处置过程中，，，试样中析出了较多的β相，，，作为第二强化相，，，如图 3 所示，，，此外，，，大量的孪生晶Ｄ芄惶岣呖伤苄院颓慷，，，然而，，，随着温度的持续升高，，，β析出相变得更粗，，，相应的试样的强 度降低，，，进一步尝试批注随着真空度的提升，，，试样理论的氧化层厚度越来越小，，，理论描摹更好，，，试样的委顿强度也会进一步提高。。。

Sui 等和 Souza 等[58-59] 对增材制作TC4 在相变温度左近进行循环热处置 (cyclic heat treatment，，，CHT)，，，了局批注，，，循环热处置能够推进球状α相的产生，，，并且能够使α相产生粗化，，，显著提升了合金的伸长率和屈服强度，，，拉伸尝试断口描摹批注，，，样品阐发出脆性和韧性混合断裂行为，，，而 CHT 处置后样品显示出显著的韧性断裂特点。。。

不论是传统的热处置方式还是新型热处置方式都改善了目前增材制作钛合金的综合机能[60-61]，，，分歧热处置方式得到的试样机能也分歧，，，有的韧性较好，，，有的硬度和抗拉强度较高，，，单一热处置方式对于合金机能提升大部门都只是单方面面的，，，可将多种用热处置方式综合使用，，，或者是将其他后处置方式与热处置综合使用，，，以此来综合提升TC4合金各方面的机能。。。

4、、 实现语

随着增材制作技术在航空航天、、生物医疗等领域的不休改革利用，，，增材制作成形件的质量节制也越来越得到人们器重，，，若何加强增材制作TC4 钛合金的品质与机能已成为增材制作技术目前钻研的热点方向，，，TC4 钛合金增材制作行业稳步发展的同时也存在着一些亟须关注和解决的问题。。。

(1) 工艺参数的分歧会使得到的零件的综合机能分歧，，，对于工艺参数的选择与成形件的微观结构与力学机能影响法规钻研仍不美满。。。能量输入功率过大或过小城市使成型件内部缺点增长，，，从而导致增材制作的钛合金致密度、、硬度、、屈服强度、、委顿强度降落，，，对钛合金产生不利影响。。。目前对于能量输入功率与熔池内部缺点形成机理的深刻性钻研依然不足；；；扫描战术的变动影响着熔池的部门能量输入，，，从而影响着试样的孔隙率、、致密度和强度，，，但是目前常用的扫描战术依然存在着部门热输入较大的问题，，，急需改善；；；增材制作过程；；；て、基板、、粉末粒度的选择同样城市对成型件的缺点产生影响，，，目前在这些方面依然不足有关法规性的钻研。。。

(2) 增材制作TC4合金制作过程中热输入较大，，，导致成形的合金残存应力大，，，容易萌生裂纹，，，并且微观结构缺点较大，，，在线热处置节制较作难题，，，因而难题重要在于系统成立分歧后处置方式与微观结构和力学机能之间的关系。。。退火处置能够使资料产生应变硬化，，，但是会使资料晶粒粗化，，，降低塑韧性；；；正火处置在肯定水平上能够细化资料的晶粒，，，显著改善资料的韧性，，，增长资料的蠕变强度和断裂韧性；；；热等静压处置可有效削减试样显微结构内部缺点的数量，，，提高致密度，，，并且是改善资料内部各向异性较为有效的步骤，，，但是与此同时会降低资料的塑性，，，成本也较高；；；固溶时效处置可使资料组织中的相结构析出，，，但通常必要与热等静压共同使用能力得到较好的成效。。：：笕却χ枚杂谧柿献橹苡跋旆ü嬗牖碜暄薪衔逊，，，并且传统后处置步骤只能对于资料单一机能进行改善，，，在多种后处置方式综合使用以及新型热处置方面仍必要进行钻研。。。

综上所述，，，美满增材制作过程加工参数选择、、研发并改进增材制作后热处置工艺，，，最好成立一个后处置工艺和参数统一选择尺度，，，将会对整体增材制作领域的发展起到强力的推作为用。。。

参考文件：：

［1］卢秉恒，，，李涤尘. 增材制作 (3D打印) 技术发展 [J]. 机械制作与自动化，，，2013（4）：：1-4.

（LU B H，，，LI D C. Development of the additive manufac-turing (3Dprinting) technology[J]. Machine Building &Automation，，，2013（4）：：1-4.）

［2］FRAZIER W E. Metal additive manufacturing: areview[J]. Journal of Materials Engineering and Perform-ance，，，2014，，，23（6）：：1917-1928.

［3］李涤尘，，，贺健康，，，田小永，，，等. 增材制作: 实现宏微结构一体化制作 [J]. 机械工程学报，，，2013（6）：：129-135.

（LI D C，，，HE J K，，，TIAN X Y，，，et al. Additive manufactur-ing: integrated fabrication of macro/microstructures[J].Journal of Mechanical Engineering，，，2013（6）：：129-135.）

［4］CHEN L，，，HE Y，，，YANG Y X，，，et al. The research statusand development trend of additive manufacturing techno-logy[J]. The International Journal of Advanced Manufac-turing Technology，，，2017，，，89（9）：：3651-3660.

［5］LIANG Z，，，ZHIRNOV I，，，ZHANG F，，，et al. Developmentof computational framework for titanium alloy phasetransformation prediction in laser powder-bed fusionadditive manufacturing[J]. Materialia，，，2020，，，14：：100934.

［6］TSHEPHE T S，，，AKINWAMIDE S O，，，OLEVSKY E，，，etal. Additive manufacturing of titanium-based alloys: areview of methods,properties,challenges,and  prospects[J]. Heliyon，，，2022：：e09041.

［7］PINZ M，，，BENZING J T，，，PILCHAK A，，，et al. A micro-structure-based porous crystal plasticity FE model foradditively manufacturedTi-6Al-4V alloys[J]. Interna- tional Journal of Plasticity，，，2022，，，153：：103254.

［8］WANG X，，， ZHANG L J，，， NING J，，， et al. Effect of Cu-induced eutectoid transformation on microstructure and mechanical properties ofTi-6Al-4V alloy by laser wiredeposition[J]. Materials Science and Engineering: A，，，2022，，，833：：142316.

［9］KORKMAZ M E，，， GUPTA M K，，， WAQAR S，，， et al. A short review on thermal treatments of titanium & nickel based alloys processed by selective laser melting[J].Journal of Materials Research and Technology，，，2022，，，16：： 1090-1101.

［10］章敏. 送粉式和送丝式的钛合金激光增材制作个性钻研 [D]. 哈尔滨：：哈尔滨工业大学，，，2013.

（ ZHANG M. Research on laser additive manufacturing characeristics of titanium alloy with powder and wire[D].Harbin：：Harbin Institute of Technology，，，2013.）

［11］陈国兴. 基于双相特点的Ti-6Al-4V 钛合金微观变形行为钻研 [D]. 哈密：：燕山大学，，，2018.

（CHEN G. Microscopic deformation behavior ofTi-6Al-4V titanium alloy based on the characteristic of twophase[D]. Qinhuangdao：：Yanshan University，，，2018.）

［12］HUANG L B，，， DONG H G，，， MA Y T，，， et al. Interfacial layer regulation and its effect on mechanical properties of Ti6Al4V titanium alloy and T2 copper dissimilar joints by cold metal transfer welding[J]. Journal of Manufac-turing Processes，，，2022，，，75：：1100-1110.

［13］孙小峰，，，黄洁，，，荣婷，，，等.Ti-6Al-4V合金激光选区溶解及 热 处 理 性 能 影 响 研 究 [J]. 金 属 加 工 (热 加 工 )，，，2021（8）：：1-6.

（SUN X F，，，HUANG J，，，RONG T，，，et al. Effect of laserselective melting and heat treatment on properties ofTi-6Al-4V alloy[J]. Metal Working，，，2021（8）：：1-6.）

［14］GONG H J，，，RAFI K，，，GU H F，，，et al. Analysis of defect generation inTi-6Al-4V parts made using powder bed fusion additive manufacturing processes[J]. AdditiveManufacturing，，，2014，，，1：：87-98.

［15］THIJS L，，，VERHAEGHE F，，，CRAEGHS T，，，et al. A study of the microstructural evolution during selective laser melting ofTi-6Al-4V[J]. Acta Materialia，，，2010，，，58（9）：：3303-3312.

［16］SONG B，，，DONG S J，，，ZHANG B C，，，et al. Effects of pro-cessing parameters on microstructure and mechanical property of selective laser meltedTi-6Al-4V[J]. Materi-als & Design，，，2012，，，35：：120-125.

［17］VANDENBROUCKE B，，， KRUTH J P. Selective laser melting of biocompatible metals for rapid manufacturing of medical parts[J]. Rapid Prototyping Journal，，，2007.

［18］WANG X Q，，， GONG X B，，， CHOU K. Scanning speed effect on mechanical properties ofTi-6Al-4V alloy pro-cessed by electron beam additive anufacturing[J]. Pro-cedia Manufacturing，，，2015，，，1：：287-295.

［19］李吉帅，，，戚文军，，，李亚江，，，等. 选区激光溶解工艺参数对Ti-6Al-4V 成形质量的影响 [J]. 资料导报，，，2017（10）：：65-69.

（LI J S，，，QI W J，，，LI Y J，，，et al. Influence of process para-meters of forming characteristics onTi-6Al-4V fabric-ated by selective laser melting[J]. Materials Review，，， 2017（10）：：65-69.）

[20］ZHAO R X，，，CHEN C Y，，，WANG W，，，et al. On the role of volumetric energy density in the microstructure and mechanical properties of laser powder bed fusionTi-6Al-4V alloy[J]. Additive Manufacturing，，，2022，，，51：：102605.

［21］FATOBA O S，，，AKINLABI E T，，，AKINLABI S A，，，et al.Influence of process parameters on the mechanical prop-erties of laser depositedTi-6Al-4V alloy：： Taguchi andresponse surface model approach[J]. Materials Today:Proceedings，，，2018，，，5（9）：：19181-19190.

［22］SYED A K，，， ZHANG X，，， DAVIS A E，，， et al. Effect of deposition strategies on fatigue crack growth behaviour of wire+arc additive manufactured titanium alloyTi-6Al-4V[J]. Materials Science & Engineering:A，，， 2021，，， 814：：141194.

［23］SYED A K，，，ZHANG X，，，CABALLERO A，，，et al. Influ-ence of deposition strategies on tensile and fatigue prop-erties in a wire+arc additive manufacturedTi-6Al-4V[J].International Journal of Fatigue，，，2021，，，149：：106268.

［24］ZHANG P L，，，JIA Z Y，，，YAN H，，，et al. Effect of depos-ition rate on microstructure and mechanical properties of wire arc additive manufacturing ofTi-6Al-4V compon-ents[J]. Journal of Central South University，，， 2021，，，28（4）：：1100-1110.

［25］李永涛. 钛合金激光增材制作缺点钻研 [D]. 大连：：大连理工大学，，，2017：：24.

（LI Y T. The study on defect formation in laser additivemanufacturing titanium alloy[D]. Dalian：： Dalian Uni-versity of Technology，，，2017：：24.）

［26］THIJS L，，， KEMPEN K，，， KRUTH J P，，， et al. Fine-struc-tured aluminium products with controllable texture by selective laser melting of pre-alloyed  AlSi10Mgpowder[J]. Acta Materialia，，，2013，，，61（5）：：1809-1819.

［27］KEMPEN K，，， THIJS L，，， VAN HUMBEECK J，，， et al.Mechanical properties of AlSi10Mg produced by select-ive laser melting[J]. Physics Procedia，，， 2012，，， 39：： 439-446.

［28］杨永强，，，宋长辉，，，王迪. 激光选区溶解技术及其在个性化医学中的利用 [J]. 机械工程学报，，，2014（21）：：140-151.

（ YANG Y Q，，， SONG C H，，， WANG D. Selective lasermelting and its applications on personalized medicalparts[J]. Journal of Mechanical Engineering，，，2014（21）：：140-151.）

［29］王迪，，，杨永强，，，黄延禄，，，等. 选区激光溶解直接成型金属零件致密度的改善 [J]. 华南理工大学学报(天然科学版)，，，2010（6）：：107-111.

（WANG D，，，YANG Y Q，，，HUANG Y L，，，et al. Densityimprovement of metal parts directly fabricated via select-ive laser melting[J]. Journal of South China University ofTechnology(Natural Science Edition)，，， 2010（ 6） ：： 107-111.）

［30］STEPHENSON P L，，，HAGHDADI N，，，DEMOTT R，，，et al.Effect of scanning strategy on variant selection in addit-ively manufacturedTi-6Al-4V[J]. Additive Manufactur-ing，，，2020，，，36：：101581.

［31］STRANTZA M，，，GANERIWALA R K，，，CLAUSEN B，，，et al. Effect of the scanning strategy on the formation ofresidual stresses in additively manufactured Ti-6Al- 4V[J]. Additive Manufacturing，，，2021，，，45：：102003.

［32］NOUROLLAHI A，，，RAZAVI R S，，，BAREKAT M，，，et al.Microstructural investigation of direct laser deposition of theTi-6Al-4V alloy by different meltpool protection con-ditions[J]. Journal of Materials Research and Techno-logy，，，2021，，，13：：590-601.

［33］AMANO H，，， ISHIMOTO T，，， SUGANUMA R，，， et al.Effect of a helium gas atmosphere on the mechanical properties ofTi-6Al-4V alloy built with laser powder bedfusion: a comparative study with argon gas[J]. AdditiveManufacturing，，，2021，，，48：：102444.

［34］EMMINGHAUS N，，， HOFF C，，， HERMSDORF J，，， et al.Residual oxygen content and powder recycling: Effectson surface roughness and porosity of additively manufac-turedTi-6Al-4V[J]. Additive Manufacturing，，， 2021，，， 46：：102093.

［35］KALASHNIKOV K N，，， CHUMAEVSKII A V，，，KALASHNIKOVA T A，，，et al. A substrate material andthickness influence on the3D-printing ofTi-6Al-4V com- ponents via wire-feed electron beam additive manufactur-ing[J]. Journal of Materials Research and Technology，，，2022，，，16：：840-852.

［36］SOLTANI-TEHRANI A，，， YASIN M S，，， SHAO S，，， et al.Effects of powder particle size on fatigue performance of laser powder-bed fusedTi-6Al-4V[J]. Procedia Struc-tural Integrity，，，2022，，，38：：84-93.

［37］GUO P，，，ZHAO Y Q，，，ZENG W D，，，et al. The effect of microstructure on the mechanical properties ofTC4-DT titanium alloys[J]. Materials Science & Engineering: A，，，2013，，，563：：106-111.

［38］BERMINGHAM M J，，， NICASTRO L，，， KENT D，，， et al. Optimising the mechanical properties ofTi-6Al-4V com-ponents produced by wire +arc additive manufacturingwith post-process heat treatments[J]. Journal of Alloysand Compounds，，，2018，，，753：：247-255.

［39］BRANDL E，，， SCHOBERTH A，，， LEYENS C. Morpho-logy, microstructure, and hardness of titanium (Ti-6Al-4V) blocks deposited by wirefeed additive layer manufac-turing(ALM)[J]. Materials Science & Engineering: A，，，2012，，，532：：295-307.

［40］VRANCKEN B，，，THIJS L，，，KRUTH J P，，，et al. Heat treat-ment of Ti-6A1-4V produced by selective laser melting:microsructure and mechanical propertie[J]. Journal ofAlloys & Compounds，，，2012，，，541：：177-185.

［41］GWAK M，，，KIM S，，，LEE D J，，，et al. Post-annealing effecton the tensile deformation mechanism of aTi-6Al-4Valloy manufactured via directed energy deposition[J].Materials Science and Engineering: A，，，2022：：142729.

［42］CHEN B Q，，， WU Z K，，， YAN T Q，，， et al. Experimentalstudies on mechanical properties of laser powder bedfusedTi-6Al-4V alloy under post-heat treatment[J].Engineering Fracture Mechanics，，，2022：：108264.

［43］WANG P J，，，CHEN Z J，，，HU C，，，et al. Effects of Anneal-ing on the interface microstructures and mechanical prop-erties of hot roll bonded Ti6Al4V/AA6061 cladsheets[J]. Journal of Materials Research and Techno-logy，，，2020，，，9（5）：：11813-11825.

［44］徐国建，，，柳晋，，，陈冬卅，，，等. 正火温度对电弧增材制作Ti-6Al-4V 组 织 与 性 能 的 影 响 [J]. 焊 接 学 报 ，，， 2020（1）：：39-43.

（XU G J，，，LIU J，，，CHEN D S，，，et al. Effect of normalizingtemperature on microstructure and properties ofTi-6Al-4V fabricated by arc additive[J]. Transactions of the China Welding Institution，，，2020（1）：：39-43.）

［45］姚定烨，，，兰彦宇，，，马宇立，，，等. 热处置工艺对Ti-6Al-4V 钛合金点阵结构显微组织和机能的影响 [J]. 热处置，，，2021（3）：：21-26.

（YAO D Y，，，LAN Y Y，，，MA Y L，，，et al. Effect of heattreatment process on microstructure and performanceTi-6Al-4V titanium alloy lattice structure[J]. Heat Treat-    ment，，，2021（3）：：21-26.）

［46］MOLAEI R，，，FATEMI A，，，PHAN N. Significance of hotisostatic pressing (HIP) on multiaxial deformation andfatigue behaviors of additive manufacturedTi-6Al-4Vincluding build orientation and surface roughnesseffects[J]. International Journal of Fatigue，，， 2018，，， 117：：352-370.

［47］薛松海，，，李重阳，，，李雪辰，，，等. 热处置工艺对铸造/激光增材制作复合制备Ti-6Al-4V合金组织和机能的影响[J]. 铸造，，，2021（7）：：804.

（XUE S H，，，LI C Y，，，LI X C，，，et al. Effect of heat treat-ment process on microstructure and properties ofTi-6Al-4V alloy fabricated by casting/laser additive manufactur-ing[J]. Foundry，，，2021（7）：：804.）

［48］LEE J S，，，HA H J，，，SEOL J B，，，et al. Reverse effect of hotisostatic pressing on high-speed selective laser meltedTi-6Al-4V alloy[J]. Materials Science and Engineering: A，，，2021，，，807：：140880.［49］

LEE J R，，，LEE M S，，，YEON S M，，，et al. Influence of heattreatment and loading direction on compressive deforma-tion behaviour ofTi-6Al-4V ELI fabricated by powderbed fusion additive manufacturing[J]. Materials Scienceand Engineering: A，，，2022，，，831：：142258.

［50］GANGIREDDY S，，，FAIERSON E J，，，MISHRA R S. Influ-ences of post-processing, location, orientation, andinduced porosity on the dynamic compression behavior ofTi-6Al-4V alloy built through additive manufacturing[J].Journal of Dynamic Behavior of Materials，，，2018，，，4（4）：：441-451.

［51］LIU Y，，， XU H Z，，， ZHU L，，， et al. Investigation into the microstructure and dynamic compressive properties of selective laser meltedTi-6Al-4V alloy with different heat-ing treatments[J]. Materials Science and Engineering: A，，，2021，，，805：：140561.

［52］REN Y M，，，LIN X，，，FU X，，，et al. Microstrucre and defoma-tion behavior ofTi-6Al-4V alloy by high-power laser solid forming[J]. Acta Materialia，，，2017，，，132：：82-95.

［53］ZHAO Z，，， CHEN J，，， TAN H，，， et al. Achieving superior ductility for laser solid formed extra low interstitial Ti-6A1-4V titanium alloy through equiaxial alpha micro-structure[J]. Scripta Materialia，，，2018，，，146：：187-191.

［54］LI P X，，，ZHANG Y，，，WANG W Y，，，et al. Coupling effects of high magnetic field and annealing on the microstruc-ture evolution and mechanical properties of additive man-ufacturedTi-6Al-4V[J]. Materials Science & Engineer-ing: A，，，2021，，，824：：141815.

［55］ZOU Z Y，，， SIMONELLI M，，， KATRIB J，，， et al. Micro-structure and tensile properties of additive manufacturedTi-6Al-4V with refined prior-βgrain structure obtained by rapid heat treatment[J]. Materials Science & Engin-eering: A，，，2021，，，814：：141271.

［56］GOU J，，， SHEN J Q，，， HU S S，，， et al. Microstructure and mechanical properties of as-built and heat-treatedTi-6Al-4V alloy prepared by cold metal transfer additive manu-facturing[J]. Journal of Manufacturing Processes，，，2019，，，42：：41-50.

［57］WANG Q P，，，KONG J，，，LIU X K，，，et al. The effect of a novel low-temperature vacuum heat treatment on the microstructure and properties ofTi-6Al-4V alloys manu-factured by selective laser melting[J]. Vacuum，，， 2021，，，193：：110554.

［58］SUI S，，，CHEW Y X，，，HAO Z W，，，et al. Effect of cyclic heat treatment on microstructure and mechanical proper-ties of laser aided additive manufacturing Ti-6Al-2Sn-4Zr-2Mo alloy[J]. Advanced Powder Materials，，， 2022，，，1（1）：：100002.

［59］SOUZA P M，，，SIVASWAMY G，，，ANDREU A，，，et al. Anovel cyclic thermal treatment for enhanced globularisa-tion kinetics inTi-6Al-4V alloy: experimental, con-stitutive and FE based analyses[J]. Journal of Alloys andCompounds，，，2022，，，898：：162859.

［60］高 润 奇 ，，， 彭 徽 ，，， 郭 洪 波 ，，， 等 . 电 子 束 选 区 熔 化 制 备TiAl 合金叶片热冲击失效机理 [J]. 航空资料学报，，，2022，，，42(5)：：91-99.

（GAO R Q，，，PENG H，，，GUO H B，，，et al. Thermal shockfailure mechanism of TiAl alloy blade prepared bySEBM[J]Journal of Aeronautical Materials，，， 2022，，，42(5)：：91-99.）

［61］肖文龙，，，付雨，，，王俊帅，，，等. 高强度高弹性钛合金的钻研进展 [J]. 航空资料学报，，，2020，，，40（3）：：11-24.

（XIAO W L，，，FU Y，，，WANG J S，，，et al. Recent develop-ment in titanium alloys with high strength and high elasti-city[J]. Journal of Aeronautical Materials，，，2020，，，40（3）：：11-24.）