电弧熔积增材制造技术以其自身的诸多优点越来越被业界所重视,尤其在航空、航天、船舶等领域高效率地成形大中型复杂形状零件具有突出优势。但该技术也有一些内在的缺陷和不足,例如,焊缝存在较大的拉伸残余应力、各向异性严重、表面精度不佳、显微组织粗大等,这些都严重影响成形件的综合性能和应用。本研究通过电弧熔积与轧制加工复合成形工艺来解决上述问题,利用本实验室自主开发的电弧复合成形装备平台,率先对TC4钛合金开展了基础工艺研究,系统比较了该复合成形工艺下材料的力学性能与企业锻件标准、电弧熔积成形三者间的优劣性,分析了不同制造工艺和热处理工艺对材料显微组织的影响,探索提高TC4钛合金综合力学性能和改善显微组织的最佳复合工艺。实验结果表明,TC4钛合金的焊道形貌和表面质量与主要焊接参数都有密切关系,当选用脉冲模式、300mm/min的焊接速度以及7.2m/min的送丝速度时能获得较好的焊道形貌和表面质量。同时选用轧制变形量为35%和45%,轧制后的成形件比电弧熔积的成形件表面更加平整,精度明显提高。在力学性能方面研究表明:在轧制与退火的复合工艺下材料的综合性能最佳。其强度、塑性和冲击韧性指标都超过锻件国标值。与电弧熔积工艺相比,伸长率和断面收缩率分别提升了43.6%和38.9%,冲击韧性值提升了11.4%。最后对该复合工艺下获得的试样进行了沿轧制方向(X向)、搭接方向(Y向)和堆积方向(Z向)的研究,发现Y向和Z向都比X向的平均强度值仅下降了2%左右,伸长率和冲击韧性与X向相当,但平均断面收缩率分别下降了15.4%和18.8%。在对TC4钛合金的不同热处理工艺所获得的显微组织进行分析时发现:未轧未热处理的试样其β晶粒较为粗大;在950℃固溶强化时主要获得片状马氏体,材料的塑性低,而825℃淬火时α相会粗化,偶尔会出现双态组织,但均匀性极差;轧制+退火工艺下,材料发生了再结晶,获得了整体都较为均匀、细小的网篮组织。在硬度方面,退火会使整体硬度略微降低,但很不显著,降低量在5%以内。