钛合金因具有比强度高等性能优势,在发动机叶片、轮盘、飞行器起落架、机身等结构件中得到广泛的应用。由于航空器上的工作条件越来越复杂,单一合金零件的性能无法满足要求,而双合金一体成形零件可以更好地满足同一零件不同部位对性能的要求。同时,增材制造技术在成形双合金及梯度材料等方面具有明显优势。而电子束增材制造技术在成形工艺和对组织性能的影响规律方面研究得还较少。本课题主要研究了电子束增材制造TC4/TC11双钛合金的成形工艺和组织性能。试验结果表明,电子束流、成形速度、送丝速度以及搭接率为影响成形质量的主要因素。电子束增材成形多道多层金属的最佳工艺参数为:电子束流15m A、成形速度300mm/min、送丝速度20mm/s、搭接率35%。采用最佳工艺参数进行TC4/TC11双钛合金的增材制造试验。同时,在增材制造过程中改变晶体取向进行对比试验,结果表明成形试样表面形貌良好,无明显缺陷。单种合金的晶粒由沉积层底部向顶部尺寸逐渐由细小的等轴晶转变为粗大的柱状晶。双合金内部均由粗大的β柱状晶构成,晶界处为连续的晶界α相,晶界边缘平行排列着片层状α′集束组织,晶粒内部是由α板条构成的网篮组织。合金的过渡层界限清晰。从TC4侧向TC11侧显微硬度显著升高,同侧合金的平均硬度相差不大。晶体取向改变对成形试样抗拉强度影响不大,双合金强度均高于锻态TC4合金,塑性比锻态合金低,断裂方式均为典型的韧性断裂。退火处理后双合金的组织均发生一定程度的粗化,网篮组织形态不明显,部分区域组织溶解形成块状或者颗粒状α相,过渡层两侧合金组织形态趋向一致,界限相比沉积态试样更加不明显。退火后,硬度相比沉积态变化不大。抗拉强度相比沉积态试样降低,塑性显著提高,断裂方式均为韧性断裂。固溶时效处理后,网篮组织形态转变为细针状α′相,晶界发生破碎,晶界边缘的片层状α′集束消失,TC4侧组织比TC11侧排列更稀疏,过渡层界限清晰。改变晶体取向后,晶界处的片层状α′集束和晶粒内部的网篮组织转变为针状马氏体α′。过渡区两侧组织均为交叉排列的针状马氏体α′,TC4侧针状马氏体α′尺寸较长,TC11侧马氏体α′尺寸差异较大。试样硬度和抗拉强度相比沉积态得到较大提高,但塑性降低显著。