电子束熔化逐层成型技术（Additive Fabrication via Electron Beam Melting，AM-EBM）是近年快速发展的先进制造技术之一，在医疗、航空航天、化工等领域有着广泛的应用前景。本文采用Ti-6Al-4V ELI医疗（外科植入）用合金粉末为原料，采用电子束熔化逐层成型技术，制备出垂直、平行于成型基板方向和不同直径尺寸的Ti-6Al-4V合金棒材，研究了样品取向、尺寸和热等静压工艺对EBM法Ti-6Al-4V合金显微组织和力学性能的影响。EBM法制备的Ti-6Al-4V合金显微组织以hcp结构的α相片层为主，片层之间有少量bcc结构的β相，该β相尺寸很小。由于合金凝固时存在较大温度梯度，EBM法制备的Ti-6Al-4V合金中原始β晶粒生长具有方向性，其生长方向均平行于堆积高度方向。柱状原始β晶粒有较为完整的晶界α相。垂直取向的Ti-6Al-4V合金样品生长时，会存在由细小针状α相组成的不稳定生长区。随着距基板距离和样品直径的增加，该不稳定生长区逐渐减少；平行取向的样品α片层组织沿棒材轴向方向比较均匀几乎不存在不稳定生长区。平行取向的合金棒材α相片层厚度要大于相应直径尺寸的垂直取向的棒材；同种取向的样品中α相片层厚度随样品尺寸的减小而减小。原因是熔化层面积不同，凝固时冷却率不用，导致α相片层厚度的差异。垂直取向生长的合金屈服强度和抗拉强度略高，而延伸率和断面收缩率明显高于于平行取向生长的合金，其中断面收缩率的变化更为显著；这种现象主要由α相片层厚度的变化和拉伸轴向相对于原始β晶粒轴线方向的差异所导致。样品尺寸对EBM法制备的Ti-6Al-4V样品力学性能有显著影响。随着样品尺寸的增加，Ti-6Al-4V棒材抗拉强度和屈服强度减小，延伸率和断面收缩率增加。这种趋势在样品尺寸小于4mm时非常明显，当样品尺寸大于4mm后，棒材强度、塑性等指标随尺寸变化很小。垂直取向生长的合金断口形貌为典型的韧窝型穿晶断裂，韧窝较深；平行取向生长的合金断口由韧窝型穿晶断裂和脆性沿晶断裂综合形成，韧窝较浅，局部出现沿晶界发生的层状开裂。与锻态合金相比，EBM法Ti-6Al-4V合金表现出较高的屈服强度和抗拉强度，塑性指标差别较小，两种样品均表现出了良好的拉伸塑性。合金经热等静压处理后α相片层厚度较热等静压前有很大程度的长大，室温拉伸测试中，合金热等静压后强度较低，延伸率和断面收缩率比热等静压前略高，塑性较好。热等静压对EBM法Ti-6Al-4V合金的缺口敏感性影响很小，热等静压前后EBM法Ti-6Al-4V合金均具有良好的缺口强化效应。合金在热等静压处理前后均有良好的冲击韧性，热等静压处理对EBM法Ti-6Al-4V合金的冲击韧性值没有影响。经热等静压处理后，EBM法Ti-6Al-4V合金的疲劳极限有显著提高，原始试样疲劳强度（107周次）为400MPa，而经热等静压处理后疲劳强度增加至550MPa。