电子束增材制造具有快速性、低成本、加工不受材料限制、适用于加工各种形状的零件。钛合金具有高强度、优异的耐蚀性以及良好的低温韧性等优点,但成形复杂结构时材料利用率低、周期长、制造本高,对钛合金在实际应用领域中形成了一定地制约。电子束增材制造相对于其他方法成型的钛合金具有突出的优异性。但由于电子束增材制造成型的钛合金沉积态中不均匀的微观组织对力学性能有影响,使其和传统锻造工艺有一定差距。通过对增材制造钛合金后期热处理可以达到均匀组织,改善力学性能的效果。本课题研究内容主要如下:通过对TC4增材制造成型过程分析,研究了增材制造过程中柱状晶形成、块状组织演变过程、马氏体相变,分析增材制造TC4成型的相变过程。通过对增材制造TC4热处理后组织和性能分析,研究了热处理前后材料的微观结构、组织变化、相变种类、硬度、抗拉强度、伸长率、断口形貌,分析增材制造TC4热处理后的组织、硬度、断裂行为、拉伸性与温度变化间的关系。结果表明:(1)经过电子束增材制造的沉积态TC4试样中以ɑ相为主,并含有少量的β相。(2)增材制造沉积过程中,有ɑ’相产生,该过程为非扩散相变,ɑ’相为ɑ相的过饱和固溶体。(3)沉积过程中块状组织由短程扩散相变形成,该组织无固定形态,出现具有随机性,相变温度处于马氏体相变和长程扩散相变的起始温度之间。(4)随退火温度的升高,熔合线消失,块状组织中过固溶不稳定的相析出并转化为更均匀的网篮组织。(5)当退火温度超过两相钛合金相变点温度880.1℃时,组织发生同素异构体和重结晶转变。退火温度进一步上升时,组织发生粗化。(6)随退火温度升高,沉积方向上拉伸试样断裂形式由韧性断裂变为脆性断裂,强度降低,塑性先显著升高后降低。(7)退火温度会影响材料的硬度均匀性,沉积态和退火温度为700℃和900℃的试样,硬度均匀性较好。