钛合金激光快速成形是国内外激光金属快速成形技术领域的重要研究方向之一，然而钛合金成形件的内部容易产生气孔等缺陷、熔覆层组织成分分布不均匀、试件容易变形开裂，这些问题制约了其在航空航天、能源、化工等领域的应用步伐。为了减小成形件内部气孔等缺陷、细化组织、均匀熔覆层成分、减小试件变形开裂的倾向，本文进行了超声振动作用下钛合金激光快速成形的基础研究。借鉴超声振动在铸造、焊接、熔覆等领域中的除气、细化晶粒、均匀组织成分、减小残余应力的显著作用，论证了超声振动在钛合金激光快速成形中应用的可行性，并搭建了超声振动系统。在试验的过程中还对原成形设备进行了改进，使成形系统的稳定性更高。进行了超声振动辅助钛合金激光快速成形的工艺研究，指出超声振动的有效作用时间由激光加工参数间接决定，并标定了超声振动对原成形参数的影响。在此基础上，制作了大量的TC4试件及含Cr3C2的功能梯度材料试件，并对成形过程中熔池温度场进行了测量。最后对成形件进行了内部质量观察，并做了相关力学性能的实验。主要研究结果：超声振动对熔覆层中的气孔有一定的抑制作用；超声振动使试件熔覆层中的晶粒得到细化，并使功能梯度材料试件的中TiC硬质相弥散均匀；其次晶粒细化、组织成分的均匀分布使功能梯度材料试件的硬度分布更加连续均匀，耐磨性显著提高；最后，测试发现超声振动能够减小试件的残余应力，有效减少了试件的变形开裂，这主要归功于，超声振动促进了熔池的热对流，使熔池的温度梯度减小，从而降低了试件内部的热应力，此外晶粒的细化，消除了枝晶间产生的拉应力，再加上熔覆层组织分布均匀，减小了相应力以及不同材料之间的收缩应力。