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随着航空航天技术的发展，很多复杂或具备多种性能的零件要求能够通过增材制造方法一次成形，梯度材料或多种材料组合成形已成为必然趋势。粉基激光熔化沉积技术由于可以在零件制造过程中实现材料组分的随意调配，成为复合材料、梯度材料增材制造的首选方法。在制备 TiC/Ti6Al4V 复合材料时，通过粉末参数、激光加工参数的控制，可以进行增强体体积分数、组织性能的自由设计，实现材料组织在各个部位的梯度变化，以达到零件各个部位具有不同性能的目的。本文从 Ti C自身特点以及对材料使用要求的角度出发，采用激光熔化沉积技术制备了颗粒增强 TiC/Ti6Al4V梯度复合材料，建立了 TiC 颗粒体积分数、尺寸与复合材料组织、性能之间的相关性，系统研究了梯度复合材料的硬度、强度、塑性等性能的影响机制；在此基础上，通过制备原位 Ti C增强 Ti6Al4V 复合材料及热处理方法进一步实现其强度与塑性的提升，为TiC/Ti6Al4V复合材料组织性能调控提供重要的理论依据。 本文首先采用同轴送粉激光熔化沉积方法制备了 TiC 颗粒体积分数 0-50%递增的TiC/Ti6Al4V 梯度复合材料，解决了激光熔化沉积 TiC/Ti6Al4V 多层高体积分数Ti C增强的复合材料易开裂问题。由于在激光熔化沉积过程中Ti C粉末颗粒发生了部分溶解，基体中原位形成了大量共晶、初生 Ti C组织，与外加的Ti C粉末颗粒一起作为复合材料中的增强体起作用，即材料中呈梯度分布的原位Ti C组织与梯度分布的Ti C粉末颗粒共同建立了材料性能的梯度分布特征。Ti C粉末颗粒体积分数对原位Ti C的影响规律为：体积分数<5%时，主要生成颗粒状和链条状的共晶TiC；体积分数>5%时，为共晶TiC和颗粒状、枝晶状的初生TiC共存；随着TiC粉末颗粒体积分数的增加，枝晶状初生TiC的数量逐渐增多。由于枝晶状初生 Ti C的硬度较大，梯度复合材料的显微硬度也随着 Ti C粉末体积分数的增加而呈连续增大趋势，当 TiC 粉末体积分数 0-50%梯度变化时，沉积态复合材料的硬度从 379.8Hv 逐渐增加到 736.7Hv。但材料的强度与塑性在TiC的粉末体积分数>5%以后开始呈现下降趋势。TiC/Ti6Al4V复合材料的断裂行为分析表明，当基体中未溶 Ti C 粉末颗粒较多时，裂纹更易于在颗粒内部萌生，反而降低强度，增加原位生成 Ti C的比分更利于提高材料的强度与塑性。 为进一步提高TiC/Ti6Al4V复合材料的强度与塑性，本文采用直径小于10μm超细TiC粉末与Ti6Al4V粉末通过球磨方法制备了5%TiC粉末体积分数的混合粉末，采用激光熔化沉积实现 Ti C 增强粉末的全熔化，从而制造出完全原位 TiC增强的钛基复合材料。相比于常规颗粒增强 TiC/Ti6Al4V复合材料，原位 TiC增强 Ti6Al4V 复合材料抗拉强度由 1177MPa 提高到 1231.3 MPa，延伸率由0.6%提高到2.1%。基体中形成大量颗粒状共晶TiC、原位TiC引起位错增强机制及增强体分布更为均匀是原位TiC增强Ti6Al4V复合材料性能提高的主要原因。 由于通过调节工艺参数与粉末尺度难以实现 TiC/Ti6Al4V 复合材料塑性的有效提高，本文针对激光熔化沉积方法制备的TiC/Ti6Al4V 复合材料开发了专用热处理优化工艺，950℃下保温 10 小时空冷条件下，其延伸率由沉积态时的2.1%升高到热处理态的4.2%。热处理后，复合材料中原位生成的链条状共晶TiC粒化成了协调基体塑性变形能力较强的颗粒状共晶 TiC，Ti6Al4V 基体组织由魏氏组织变成了塑性较好的网篮组织，连续分布在基体βTi晶界上的链条状共晶 Ti C 也粒化成了弥散分布的颗粒状共晶 Ti C ，这些因素的共同作用下使得材料塑性提高2倍。 综上，本文采用激光熔化沉积方法成功制备了颗粒增强 TiC/Ti6Al4V 梯度复合材料，当 Ti C 体积分数较高时，梯度复合材料硬度较大，可用制备零件的表面耐磨层部分，当 Ti C体积分数较小时复合材料强度较高，利于制备高强度零件主体。通过制备原位TiC增强Ti6Al4V复合材料可提高复合材料的拉伸性能，通过对复合材料进行热处理调控可以改善其塑性，在高强高塑性零件制备时可以依据本文获得的相关理论与试验结果进行工艺与材料的设计。 位 TiC增强的钛基复合材料。相比于常规颗粒增强 TiC/Ti6Al4V复合材料，原位 TiC增强 Ti6Al4V 复合材料抗拉强度由 1177MPa 提高到 1231.3 MPa，延伸率由0.6%提高到2.1%。基体中形成大量颗粒状共晶TiC、原位TiC引起位错增强机制及增强体分布更为均匀是原位TiC增强Ti6Al4V复合材料性能提高的主要原因。 由于通过调节工艺参数与粉末尺度难以实现 TiC/Ti6Al4V 复合材料塑性的有效提高，本文针对激光熔化沉积方法制备的TiC/Ti6Al4V 复合材料开发了专用热处理优化工艺，950℃下保温 10 小时空冷条件下，其延伸率由沉积态时的2.1%升高到热处理态的4.2%。热处理后，复合材料中原位生成的链条状共晶TiC粒化成了协调基体塑性变形能力较强的颗粒状共晶 TiC，Ti6Al4V 基体组织由魏氏组织变成了塑性较好的网篮组织，连续分布在基体βTi晶界上的链条状共晶 Ti C 也粒化成了弥散分布的颗粒状共晶 Ti C ，这些因素的共同作用下使得材料塑性提高2倍。 综上，本文采用激光熔化沉积方法成功制备了颗粒增强 TiC/Ti6Al4V 梯度复合材料，当 Ti C 体积分数较高时，梯度复合材料硬度较大，可用制备零件的表面耐磨层部分，当 Ti C体积分数较小时复合材料强度较高，利于制备高强度零件主体。通过制备原位TiC增强Ti6Al4V复合材料可提高复合材料的拉伸性能，通过对复合材料进行热处理调控可以改善其塑性，在高强高塑性零件制备时可以依据本文获得的相关理论与试验结果进行工艺与材料的设计。