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钛合金是一种轻质结构材料,具有密度小、比强度高和耐腐蚀等优点,在航空航天、生物医用等领域具有广阔的应用市场。激光选区熔化（Selective laser melting,SLM）是一种新兴的材料成形技术,该技术利用高能激光束作为热源熔化金属来完成金属的逐层叠加加工,这不仅突破了传统减材和等材制造对成形零件几何形状的限制,而且对于制备难熔材料具有独特的优势。但SLM成形常受到复杂热交互和飞溅等因素的影响,导致成形零件出现较大的孔隙、粗糙度和残余应力等,影响使用性能。优化SLM成形工艺,并对所得零部件进行后处理可一定程度上解决上述问题。超声滚压（Ultrasonic surface rolling process,USRP）通过在零件表面产生塑性变形,提高表面光洁度和硬度,同时在表层引入压应力,并改善了微观组织结构,能有效提高零件的表面性能。因此,本文以Ti6Al4V合金为研究对象,通过优化成形工艺获得具有最佳性能的SLM成形钛合金,随后采用USRP和直流电加热辅助超声滚压（Direct current assisted USRP,DC-USRP）等后处理工艺对材料表面作进一步加工处理,重点研究了USRP和DC-USRP对SLM成形Ti6Al4V合金的微观结构、力学性能、摩擦磨损特性和疲劳性能的影响,并对相应的机理进行了分析。（1）激光功率和扫描速度可对SLM成形试样的粗糙度、微观结构尤其是孔隙率产生重要影响。获得SLM成形Ti6Al4V合金最佳表面粗糙度和致密度的成形参数区间为:激光功率200-250 W,扫描速度850-1150 mm/s。在该成形参数区间内,试样的抗拉强度几乎保持不变,而断后伸长率则随着扫描速度的增加而增加。SLM成形Ti6Al4V的最佳成形参数为:激光功率250 W,扫描速度1150 mm/s,所得试样的抗拉强度达1380MPa、断后伸长率达7.8%。热处理对SLM成形钛合金的显微组织影响显著,随着热处理温度升高,材料的硬度和强度逐渐降低、断后伸长率逐渐增加。经1000°C热处理后,试样的断后伸长率达14.5%,抗拉强度达1025 MPa。（2）USRP和DC-USRP处理能够显著地改变试样表面粗糙度、应力状态和微观结构,从而提高了材料的力学性能。适当地增加超声滚压振幅、载荷和减小滚压球直径可以降低其表面粗糙度、增加表面残余压应力幅值和应力层深度。表层微观结构变形主要和超声滚压振幅有关,当振幅超过9μm后,微观结构开始发生变形。最佳的超声滚压参数为:振幅10μm、载荷1000 N、滚压球直径10 mm。在该参数条件下,USRP试样的粗糙度为0.25μm、残余应力为-1315 MPa、应力层深度超过400μm。表面变形层中的初始层状组织自基体到表层按照超细条状晶、超细等轴晶和纳米等轴晶的顺序组成。位错密度随距表层深度的减小呈先增加后减小的趋势,距表层200μm处位错密度最高,约3.2×1014 m-2。微观结构的梯度变化与位错运动有关,由于经USRP处理后,在材料内部产生极大的应变,导致晶面滑移,高密度位错在晶粒内部萌生,并沿着变形方向缠绕、重排形成亚晶界,使得初始层状组织细化。与此同时,基面织构强度逐渐减弱,晶粒取向逐渐向滚压方向偏移。变形层出现较强的加工硬化,试样表层硬度最高,约5.57GPa,相对于基体提高33%,强化效果主要受益于晶界强化和位错强化,其中,晶界强化对硬度的提高最大值在距表层10μm处,约1.51 GPa,而位错强化对硬度的提高最大值在距表层200μm处,约0.51 GPa。（3）在干摩擦和润滑摩擦条件下,SLM成形Ti6Al4V合金经热处理、USRP和DC-USRP处理后,耐磨性均有提高。经直流电加热辅助超声滚压加工的试样具有最佳的耐磨性,在干摩擦磨损2 min后,其磨损率为1.26×10-4 mm3/（N·m）,相对于SLM成形态试样的磨损率降低约5.5倍。而在润滑摩擦条件下磨损15 min后,DC-USRP加工试样的磨损率为1×10-6 mm3/（N·m）,比SLM成形试样降低了40倍。由于磨损面距表层深度随磨损时间的增加而增加,经USRP和DC-USRP处理后的表面耐磨性随磨损时间增加而逐渐降低。SLM成形态和热处理态试样的磨损机制为磨粒磨损、粘着磨损和剥落,而经USRP和USRP加工的试样主要磨损机制为磨粒磨损。其耐磨性的提高主要归因于三个方面:（i）微观结构细化和高位错密度导致表层硬度较高;（ii）具有一定深度的残余压应力抑制了摩擦磨损过程中裂纹萌生和扩展;（iii）在润滑环境下,较小的表面粗糙度使摩擦磨损过程中润滑效果不同。（4）热处理显著提高了SLM成形钛合金的超高周拉压疲劳性能。在循环周次108-109下,疲劳极限提高幅值,约100 MPa。经USRP加工后试样的超高周拉压疲劳和超高周扭转疲劳性能都明显降低。疲劳应力水平越低,USRP试样的超高周疲劳极限降低幅值越大。超高周拉压疲劳性能降低可能是因为试样内部的残余拉应力作用导致疲劳过程中内部裂纹快速萌生和扩展;而超高周扭转疲劳性能下降可能是因为超声滚压产生的残余压应力结合扭转剪切应力改变了扭转疲劳裂纹萌生模式,导致疲劳扭转过程中裂纹多点萌生,并沿垂直于试样轴向扩展造成。