钛合金由于其高比强度、优异的抗疲劳性和优异的耐侵蚀性，，，，，，被普遍应用于航空航天、汽车和生物医学等领域［1-3］。。。。。。。。由于低温α-Ti属于密排六方结构，，，，，，因此钛合金在室温下的塑性变形能力有限。。。。。。。。钛合金构件的主要制备工艺是铸造+整体模锻，，，，，，这就需要重型铸造装备和大型模具，，，，，，并且质料切削可达80%，，，，，，生产周期长、制造本钱高［4-5］。。。。。。。。新兴的增材制造手艺具备极强的近净成形重大形状金属构件的能力，，，，，，可以显着提高质料使用率并缩减生产周期与本钱［6-7］。。。。。。。。近年来，，，，，，增材制造在钛合金构件制造中的应用受到普遍关注。。。。。。。。然而，，，，，，增材制造（包括激光［8］、电子束［9］、电弧。。。。。。。10］、等离子弧。。。。。。。11］热源）钛合金凝固熔池的高温度梯度和外延生长特点会爆发贯串多个沉积层的粗大初生β柱状晶组织。。。。。。。。别的，，，，，，在快速冷却条件下，，，，，，高温β相还会转酿成差别形态的α相，，，，，，包括马氏体α′、马氏体α″、针状α、针状次生α、晶界α以及魏氏组织，，，，，，这些α相都具有脆性特征，，，，，，容易形成裂纹。。。。。。。。粗大β柱状晶和脆性α相的保存会导致打印钛合金构件保存高度各向异性和力学性能恶化［12-13］。。。。。。。。现在，，，，，，向熔池中引入超声［14］或者合金化元素［15］、层间引入大塑性变形［16］以及后热处置惩罚［17］对增材制造钛合金举行微观组织改性是常用的要领。。。。。。。。其中，，，，，，添加合金元素举行原位合金化是改性钛合金微观结构最有用的要领之一。。。。。。。。这是由于合金元素具有调理α相和β相区间规模，，，，，，影响α→β相转变温度的特征，，，，，，从而决议钛合金的终态微观结构。。。。。。。。其次，，，，，，合金元素还将对增材制造钛合金熔池凝固历程爆发显着影响。。。。。。。。熔池凝固历程中的要害参数包括形核临界过冷度、固液界眼前沿因素过冷度和有用成核粒子间平均间距［18］，，，，，，是控制晶粒巨细的要害因素。。。。。。。。因素过冷区的生长速率受生长限制因子Q的控制［Q=mc（k?1），，，，，，其中m为液相线斜率；；；；；c为溶质浓度；；；；；k为溶质分派系数］。。。。。。。。

Q值越大，，，，，，成核数目越多，，，，，，晶粒越细小。。。。。。。。在增材制造历程中，，，，，，熔池中高温度梯度极大减小了因素过冷区的规模，，，，，，使得电弧增材制造钛合金难以获得细腻组织结构，，，，，，而接纳合金化方法引入特定溶质元素可以有用解决这一问题。。。。。。。。到现在为止，，，，，，已经报道的合金化元素有B、C、Si和Cr等［19］，，，，，，这些元素体现出增进电弧增材制造钛合金获得理想细腻组织的重大潜力。。。。。。。。本研究团结电弧增材制造手艺，，，，，，简要先容电弧增材制造工艺原位引入合金化元素的途径要领，，，，，，剖析非金属与金属合金化元素对电弧增材制造Ti-6Al-4V合金组织性能的影响，，，，，，进一步对电弧增材制造高性能钛合金的因素设计提出展望，，，，，，以期为电弧增材制造钛合金提供参考。。。。。。。。

1、电弧增材制造（WAAM）钛合金原位合金化要领

1.1　涂料法

由于B元素与Ti具有优异的化学亲和力，，，，，，可以天生TiB相并形成清晰的界面，，，，，，因此已被普遍研究［20］。。。。。。。。为了将B元素引入熔池，，，，，，BIRMINGHAMMJ等［21］在沉积Ti6Al-4V合金薄壁构件历程中，，，，，，每一沉积层冷却历程中在沉积层外貌涂刷含硼涂料，，，，，，硼粉在下一沉积层电弧的重熔作用下实现硼粉在熔池的原位合金化。。。。。。。。YANGZW等［22］宣布了一种有机溶剂羟乙基纤维素，，，，，，可以增添水溶液的黏稠度，，，，，，消融的羟乙基纤维素还能增进硼粉的悬浮与疏散以及在涂料干燥后黏合硼粉与沉积层。。。。。。。。图1为在电弧增材制造Ti-6Al-4V合金中用到的含硼涂料以及涂刷历程。。。。。。。。首先将干燥的硼粉投入质量分数为2%的羟乙基纤维素的水溶液中并适度搅拌疏散硼粉，，，，，，为使硼粉充分疏散在涂料中，，，，，，通过超声振动疏散群集的硼粉。。。。。。。。涂料涂刷在沉积层外貌后，，，，，，举行烘干，，，，，，涂料中的水分挥发，，，，，，羟乙基纤维素将硼粉黏合在沉积层外貌。。。。。。。。特殊是羟乙基纤维素在240℃下即最先脱水失重，，，，，，温度升高至400℃时，，，，，，羟乙基纤维素最先爆发燃烧天生CO₂和水蒸气，，，，，，当温度抵达600℃时，，，，，，羟乙基纤维素基本消逝，，，，，，其加热失重曲线见图2。。。。。。。。因此在电弧增材制造历程中，，，，，，无论是沉积层的间接加热照旧扫描电弧的直接加热，，，，，，羟乙基纤维素在熔池铺展笼罩之前已经爆发剖析消逝。。。。。。。。

当使用纳米碳粉作为碳源举行原位碳合金化时，，，，，，由于纳米碳粉具有高的比外貌积，，，，，，其在涂料中爆发显着团圆，，，，，，这导致在沉积Ti-6Al-4V合金中纳米碳粉团圆的位置泛起孔洞，，，，，，见图3。。。。。。。。为了提高纳米碳粉在涂料中的疏散性，，，，，，更好地通过涂刷实现原位合金化，，，，，，爆发无缺陷的沉积结构件，，，，，，姚兴中［23］接纳硝酸水热处置惩罚法对原始纳米碳粉举行改性，，，，，，即在超声波和磁力搅拌的辅助下，，，，，，将原始的纳米碳粉加入到浓硝酸中，，，，，，同时在90℃水浴下举行煮沸，，，，，，之后把纳米碳粉洗涤至中性并举行干燥处置惩罚，，，，，，用于电弧增材制造的原位合金化。。。。。。。。改性纳米碳粉在涂料中疏散性优异，，，，，，在溶液中没有泛起团圆征象，，，，，，见图3b。。。。。。。。通太过析原始纳米碳粉和改性纳米碳粉的TEM形貌可知，，，，，，硝酸水热处置惩罚制备出的改性纳米碳粉在涂料中的疏散性优异，，，，，，适用于电弧增材制造钛合金的原位合金化工艺。。。。。。。。图4为原始纳米碳粉和改性纳米碳粉的XRD图谱与傅里叶变换红外光谱。。。。。。。？？？？？？？？梢钥闯，，，，，，硝酸水热处置惩罚后，，，，，，改性纳米碳粉的结构并未爆发改变，，，，，，而是在改性纳米碳粉外貌爆发了含氧官能团，，，，，，好比在在1086cm^?1波数处，，，，，，泛起与C-O和-NO₃官能团有关的新吸收峰。。。。。。。。另外，，，，，，在3434cm^?1波数处的O-H吸收峰增强，，，，，，说明晰改性纳米碳粉外貌的亲水性增强，，，，，，保存着更多的亲水性含氧官能团，，，，，，如O-H，，，，，，C-O和-NO₃，，，，，，这也是改性纳米碳粉在有机涂料中疏散性增强的缘故原由。。。。。。。。

1.2　预置箔片法

涂料法只适用于B、C等轻质的非金属元素的原位合金化，，，，，，而当引入高含量的金属元素时，，，，，，由于金属元素粉末密度大，，，，，，会在涂料中直接沉降，，，，，，无法通过涂刷在沉积层外貌以及凝固熔池中获得匀称漫衍，，，，，，从而影响沉积钛合金的性能［24］。。。。。。。。别的，，，，，，金属元素添加量较高，，，，，，在每一沉积层所使用的有机物涂料（羟乙基纤维素溶液）的质量也会增添，，，，，，这将显着增添涂料烘干时间与层间停留时间，，，，，，还会增添向电弧增材制造钛合金中引入O、H、N等杂质元素的危害。。。。。。。。针对这一问题，，，，，，YANGZW等［25］首次开发了在沉积层外貌预置金属箔片的要领，，，，，，实现高含量金属元素的原位合金化工艺流程。。。。。。。。图5为通过在沉积层上预置Nb箔向Ti-6Al合金中引入高含量Nb元素的试验平台示意图。。。。。。。。通过控制预置Nb箔的宽度和厚度，，，，，，可以有用调解添加Nb元素的含量。。。。。。。。裁切好的Nb箔通过专用卡具牢靠在沉积层外貌。。。。。。。。当下一沉积层的电弧热源扫描过Nb箔，，，，，，Nb箔爆发熔化进入熔池，，，，，，在熔池运动中和Ti元素、Al元素爆发匀称混淆。。。。。。。。重复上述历程即获得设计因素钛合金样件。。。。。。。。预置箔片法很好解决了高添加量金属元素的合金化引入问题，，，，，，但受限于熔池热量有限，，，，，，金属元素的添加量有限，，，，，，过多添加则会导致金属箔片无法完全熔化，，，，，，从而在沉积合金中爆发元素富集而影响合金性能。。。。。。。。

1.3　焊丝法

焊丝法包括两种：一是接纳同时送进商用双丝举行元素混淆，，，，，，如林三宝等［26］接纳同时送进Al-Zn-MgCu和Al-Mg-Sc双丝材制备了Al-Zn-Mg-Cu-Sc铝合金，，，，，，合金中原位天生的Al3Sc相限制了沉积铝合金柱状晶的生长。。。。。。。。WANGJ等［27-28］在使用纯Ti丝和纯Al丝原位合成TiAl合金的基础上，，，，，，使用Ti-6Al-4V丝材取代纯Ti丝向沉积TiAl合金中引入第三元素V，，，，，，制备了Ti-45Al-2.2V金属间化合物合金，，，，，，V元素的添加消除了枝晶间γ相，，，，，，大大提高了合金的显微硬度和力学性能。。。。。。。。双丝材配比的要领可以凭证相对送丝速率盘算出合金因素，，，，，，并且可以借助调解相对送丝速率举行因素调控，，，，，，可是合金化水平依然受限于商用焊丝的种类。。。。。。。。第二种是直接举行新因素丝材的开发，，，，，，BAOY等［29-30］通过自制TiB2内芯的钛合金粉芯丝材举行TiB增强的TC4涂层的熔敷以提高涂层的耐摩擦磨损性能。。。。。。。。粉芯焊丝的截面形貌见图6。。。。。。。。显微组织剖析效果批注，，，，，，大部分TiB2颗粒被电弧熔化，，，，，，其余部分在熔池中通过原位反应完全消融。。。。。。。。接纳粉芯焊丝举行合金化，，，，，，元素添加量可以准确控制，，，，，，合金因素设计自由度高，，，，，，可是制造难度大，，，，，，制造周期也相对较长。。。。。。。。

2、原位合金化元素对WAAM钛合金组织性能的影响

2.1　非金属元素B、C、Si对电弧增材制造钛合金组织性能的影响

2.1.1　B元素对电弧增材制造钛合金组织性能的影响

B具有较大的生长限制因子，，，，，，还会与Ti爆发反应原位合成微/纳标准的增强相抑制晶粒生长，，，，，，被以为是钛合金晶粒细化的有用元素。。。。。。。。BIRMINGHAMMJ等［21］在GTAW（Gastungstenarcwelding）电弧沉积Ti-6Al-4V合金中接纳涂料法引入0.13%的B。。。。。。。。研究批注，，，，，，添加B后，，，，，，初生β晶粒依然为柱状晶，，，，，，可是晶？？？？？？？？矶冉档汀。。。。。。。同时晶界α相消逝，，，，，，晶界α相一直被以为是对钛合金塑性变形历程倒运。。。。。。。。只管在B改性沉积Ti6Al-4V合金中视察到原位天生的TiB相，，，，，，初生β晶粒的细化依然被以为是B提高了过冷度，，，，，，扩大了固液凝固区间，，，，，，树枝状晶粒唬；；；亢土讲喔慌鹑苤实暮嵯蚯阍限制了横向生长，，，，，，并为相邻树枝状晶粒的生长提供了时机，，，，，，其作用机理见图7。。。。。。。。与之相似，，，，，，XUEAT等［31］在激光定向能量沉积Ti-6Al-4V合金添加质量分数最高为0.25%的B，，，，，，初生β柱状晶粒转变为局部等轴晶粒，，，，，，降低了晶界α相的比例。。。。。。。。由于激光熔池体积较小，，，，，，在凝固组织中视察到匀称漫衍的TiB晶须。。。。。。。。拉伸测试剖析批注B添加增添了沉积Ti-6Al-4V合金的抗拉强度和屈服强度，，，，，，可是塑性降低。。。。。。。。这是由于TiB的保存减小了位错的滑移距离，，，，，，沉积合金塑性降低。。。。。。。。CHENR等［32］接纳焊丝法将0.1%的B熔铸到Ti-6Al-4V合金中再直接拉拔成丝材，，，，，，在GTAW电弧增材制造工艺下沉积Ti-6Al-4V-B合金，，，，，，微观组织见图8。。。。。。。？？？？？？？？梢钥闯，，，，，，在Ti-6Al-4V-0.1B合金中添加0.1%的B后，，，，，，初生β晶粒的宽度由1～3mm急剧细化到约300μm，，，，，，且沉积Ti6Al-4V-0.1B合金由等轴组织组成，，，，，，并在晶界处可以视察到匀称漫衍的TiB晶须。。。。。。。。推测电弧增材制造沉积Ti-6Al-4V-0.1B合金的抗拉强度提高，，，，，，沉积合金的塑性降低。。。。。。。。

YANGZW等［22］在CMT（Coldmetaltransfer）电弧增材制造Ti-6Al-4V合金接纳涂料法引入0.15%的B，，，，，，由于CMT电弧熔池体积较大，，，，，，高度偏向可达6mm。。。。。。。。由于B元素的溶质分派系数大于1，，，，，，在熔池凝固历程中，，，，，，B被一直地排到剩余液相中，，，，，，与Ti爆发原位反应天生TiB晶须，，，，，，从而在凝固熔池标准沿高度偏向泛起贫TiB区域和富TiB区域，，，，，，见图9。。。。。。。。在单沉积层的上部为富TiB区域，，，，，，凝固组织为细化的等轴晶粒，，，，，，而在中部的贫TiB区域，，，，，，凝固组织依然为柱状晶组织。。。。。。。。由于底部区域是对前一沉积层的重熔，，，，，，B含量爆发转变，，，，，，凝固组织为较粗的等轴组织。。。。。。。。将单沉积层微观组织放大到整体沉积试样，，，，，，将会沿着沉积偏向视察到循环梯度漫衍的TiB晶须改性的沉积Ti-6Al-4V合金组织结构。。。。。。。。室温拉伸测试效果批注，，，，，，当B添加量为0.05%时，，，，，，水平偏向和笔直偏向的平均抗拉强度划分为1089MPa和1077MPa，，，，，，比直接沉积的Ti-6Al-4V合金均提高了17%，，，，，，伸长率坚持在8%左右，，，，，，没有显着降低。。。。。。。。图10为沉积Ti-6Al-4V-0.05B合金拉伸断口形貌，，，，，，可以视察到塑性断口和塑性-脆性混淆断口。。。。。。。。在塑性-脆性复合断口区，，，，，，泛起韧窝和TiB晶须造成的脆性断裂区。。。。。。。。别的，，，，，，虽然TiB晶须周围的区域为脆性断裂，，，，，，可是由于合成的TiB数目较少，，，，，，断裂试样的断口依然以塑性韧窝为主。。。。。。。。与Ti-6Al-4V合金相比，，，，，，Ti-6Al4V-0.05B合金的伸长率并没因引入梯度循环漫衍TiB晶须而降低。。。。。。。。合金强度提高而塑性没有降低的缘故原由可以分为：①单个沉积层中TiB晶须从底部到顶部逐渐增多，，，，，，贫TiB晶须区域具有优异的塑性，，，，，，而富TiB晶须区域有利于提高强度，，，，，，阻止了较软的纯钛合金过早颈缩而断裂；；；；；②B的加入显著细化了增材制造钛合金的初生β晶粒以及α板条，，，，，，抑制了一连晶界α相的形成，，，，，，从而提高合金的强度和塑性；；；；；③沉积合金中形成的TiB晶须数目很小，，，，，，TiB晶须周围的脆性断裂区无法相互毗连，，，，，，裂纹扩展仍需要通过塑性的钛基体。。。。。。。。

2.1.2　C元素对电弧增材制造钛合金组织性能的影响

C元素同样是生长限制因子较高的元素之一。。。。。。。。

MEREDDYS等［33］使用涂料法在电弧增材制造Ti6Al-4V钛合金历程中添加了差别含量的石墨粉末（低于共晶浓度0.4%），，，，，，效果证实晰在增材制造钛合金历程中C元素的添加改变了钛合金的凝固历程。。。。。。。。当C含量低于共晶点时，，，，，，凝固历程中C元素爆发偏析，，，，，，爆发因素过冷，，，，，，细化柱状β-Ti晶粒，，，，，，见图11。。。。。。。。在0.1%的石墨添加量下，，，，，，增材制造钛合金的力学性能提升，，，，，，随着石墨粉末添加量进一步增大，，，，，，沉积合金的性能下降。。。。。。。。而在其他工艺中添加微量C元素调控钛合金微观组织和力学性能的相关报道中，，，，，，WANGDD等［34］使用真空感应熔炼工艺，，，，，，通过添加微量C（0.014%）制备了少量原位针状TiC沉淀的Ti-13V-11Cr-3Al钛合金铸锭，，，，，，效果证实晰微量TiC的爆发有用地改善了动态塑性。。。。。。。。YAB等［35］通过铸造工艺向钛合金中添加了0.2%多壁碳纳米管（MWCNTs），，，，，，制备出TiC/Ti-6Al-4V复合质料，，，，，，原位反应析出的细小TiC颗粒匀称疏散在钛合金基体中，，，，，，力学性能获得改善。。。。。。。。LISF等［36］通过粉末冶金和热挤压的工艺要领在钛合金中引入了两种C源，，，，，，划分是微量碳纳米管（VGCF）和石墨（Gr）。。。。。。。。效果批注，，，，，，当碳纳米管和石墨的含量从0.1%提高至0.4%，，，，，，复合质料的力学性能获得显著提高。。。。。。。。与石墨（Gr）相比，，，，，，在添加一律含量情形下微量碳纳米管（VGCF）的钛合金复合质料的抗拉强度和屈服强度提升显着。。。。。。。。姚兴中［23］基于Scheil-Gulliver模子盘算了添加差别含量纳米碳粉对沉积Ti-6Al-4V合金凝固行为的影响。。。。。。。。发明当Al和V元素含量划分牢靠为6%和4%，，，，，，添加纳米碳能够扩大Ti-6Al-4V合金的凝固温度规模（FR），，，，，，盘算效果见图12。。。。。。。。沉积Ti-6Al-4V合金具有很是窄的凝固规模（约为5℃）。。。。。。。。较窄的凝固规模导致初生β柱状晶粒从沉积层形核并快速凝固，，，，，，容易形成粗大的柱状β晶粒。。。。。。。。可是在增材制造历程中较窄的凝固温度规模是有助于镌汰在凝固历程中的裂纹扩展和微观偏析。。。。。。。。添加0.3%的纳米碳粉后，，，，，，沉积Ti-6Al-4V合金的凝固温度规模增大到28℃，，，，，，相较量未添加纳米碳粉的沉积Ti6Al-4V合金的凝固温度规模扩大了5.5倍。。。。。。。。沉积合金中凝固温度规模扩大，，，，，，在固/液界面处爆发因素过冷，，，，，，增进了沉积钛合金的CET转变。。。。。。。。

2.1.3　Si和O元素对电弧增材制造钛合金组织性能的影响 

现在关于通过Si和O元素合金化调控增材制造钛合金的报道相对较少。。。。。。。。铸造Ti-Si合金以为Si是可以和B相媲美的生长限制元素，，，，，，可以细化铸态钛合金晶粒，，，，，，并且当Si含量凌驾1.33%时，，，，，，Si会与Ti反应天生Ti5Si3相充当形核质点［37-38］。。。。。。。。CHENZW等［39］接纳丝材法在Ti-6Al-4V-0.1Si合金中加入0.1%的Si，，，，，，基于GTAW电弧增材制造沉积了Ti-6Al-4V合金，，，，，，其微观组织见图13。。。。。。。。效果批注，，，，，，添加Si可以细化初生β晶粒，，，，，，初生β晶粒的宽度从Ti-6A-4V合金的3~6mm急剧下降至Ti-6Al-4V-0.1Si合金的1.5~3mm。。。。。。。。同时α相板条厚度降低，，，，，，在WAAMTi-6Al-4V-0.1Si试样中，，，，，，一连的晶界α相被打断。。。。。。。。力学性能测试批注添加0.1%的Si沉积Ti-6Al-4V的抗拉强度提高了约100MPa，，，，，，在塑性上各向异性显着降低，，，，，，并实现了抗拉强度和延展性的平衡。。。。。。。。在钛合金中，，，，，，相关于Al元素，，，，，，O关于α相的强化更显着；；；；；关于α相的稳固作用也更强，，，，，，并且在凝固历程中限制初生β晶粒的生长是Al元素的40倍。。。。。。。。然而，，，，，，这些效应又导致O作为主要的α相稳固剂，，，，，，在变形历程中O与位错的强烈相互作用使得钛合金爆发脆化。。。。。。。。SONGTT等［40］设计了一系列的Ti-O-Fe钛合金，，，，，，并开展了增材制造工艺试验，，，，，，在宽泛的工艺窗口中，，，，，，获得了一类新型高强度、韧性好的Ti-（0.35~0.50）O-3Feα-β双相钛合金（应变为9.0%~21.9%，，，，，，极限应力为1034~1194MPa），，，，，，微观组织见图14。。。。。。。。沉积Ti-O-Fe钛合金优异的性能组合源于以下几点：①初生β晶粒转变为等轴态，，，，，，其中漫衍着细腻的α-β层状结构；；；；；②O和Fe划分在强化α相（险些不含Fe）和β相（含约30%Fe，，，，，，险些不含O）；；；；；③这些合金中相邻α片层之间的择优错位设置。。。。。。。。在这些因素中，，，，，，O和Fe划分强化α相和β相爆发纳米标准的异质分区结构，，，，，，导致沉积钛合金同时保存高强度的富氧α相和高韧性的富铁β相。。。。。。。。

2.2　金属元素Cr、Sn、Ni、Cu、Nb对电弧增材制造钛合金组织性能的影响

最近的研究批注，，，，，，在电弧增材制造历程中向钛合金因素中添加特定的金属元素可以显著改善合金的微观结构，，，，，，从而提高其力学性能。。。。。。。。ZHUOYM等［41］接纳涂料法向电弧增材制造TC17钛合金中引入2%的Sn和4%的Cr。。。。。。。。效果批注，，，，，，添加Sn颗粒后，，，，，，在沉积层中仍可以视察到贯串多个沉积层的粗大β柱状晶。。。。。。。。然而，，，，，，加入Cr粉末后，，，，，，粗大的β柱状晶粒生长受到抑制，，，，，，形成了等轴晶粒。。。。。。。。差别区域柱状β晶粒平均宽度的效果显示，，，，，，添加2%的Sn沉积钛合金的柱状β晶粒平均宽度远大于添加4%的Sn或2%的Sn+4%的Cr沉积钛合金柱状β晶粒平均宽度。。。。。。。。并且随着沉积高度的增添，，，，，，添加2%的Sn沉积钛合金的柱状β晶粒的平均宽度显着增添，，，，，，这是由于Sn元素不爆发形核颗粒唬；；；蛘弑⒋笠蛩毓洌唬；；；而Cr元素的添加在固/液界眼前沿爆发了因素过冷，，，，，，沉积钛合金中粗大柱状β晶粒的生长受到限制，，，，，，并形成了部分等轴晶粒。。。。。。。。HANJ等［42-43］以Ti-6Al-4V丝材和纯Ni/纯Cu焊丝为质料，，，，，，通过控制焊丝的送丝速率，，，，，，接纳双丝电弧增材制造手艺原位合金化制造出新型Ti-6Al-4V-7.5Ni/Ti-6Al-4V-8.5Cu合金。。。。。。。。微观组织剖析批注，，，，，，添加适量的Ni或者Cu元素增进了从初生β柱状晶粒到等轴晶粒的转变，，，，，，初生β晶粒和α板条显着细化。。。。。。。。在α-Ti和β-Ti之间形成了标准规模为20～120nm的纳米级Ti2Ni/Ti2Cu相。。。。。。。。Ni或者Cu引起的固溶强化、Ti2Ni/Ti2Cu相引起的沉淀强化和晶粒细化配合增进了Ti-6Al-4V-7.5Ni/Ti-6Al-4V-8.5Cu因素强度的提高。。。。。。。。其中，，，，，，Ti-6Al-4V-7.5Ni的平均抗拉强度为1012MPa，，，，，，比Ti-6Al-4V高了26.5%。。。。。。。。YANGZW等［25］接纳预置Nb箔法，，，，，，向双丝电弧增材制造Ti-6Al合金引入Nb元向来取代有生物毒性的V元素制备新型的生物钛合金。。。。。。。。图15为直接沉积Ti-6Al合金和Ti-6Al-7Nb合金微观组织的EBSD谱图。。。。。。。？？？？？？？？杉砑覰b元素后，，，，，，沉积钛合金的α板条获得充分的细化（平均晶粒尺寸由675μm降低至18μm）。。。。。。。。沉积合金的横向和纵向力学测试效果显示，，，，，，Ti-6Al合金的横向和纵向拉伸试样抗拉强度靠近（为670MPa和642MPa），，，，，，塑性都较量低，，，，，，约为4.2%。。。。。。。。而Ti-6Al-7Nb合金横向和纵向抗拉强度划分为910MPa和875MPa，，，，，，对应塑性划分为7.26%和6.21%，，，，，，沉积合金的强度和塑性协同提高。。。。。。。。图16为沉积Ti-6Al-7Nb合金的透射剖析效果。。。。。。。？？？？？？？？梢钥闯，，，，，，Ti-6Al-7Nb合金由α相和纳米级宽度的β相双相板条交替组成，，，，，，并且在β相区域Nb元素含量很是高（19.95%）。。。。。。。。因此，，，，，，Nb元素通过影响溶质分派系数而具有较大的生长限制因子Q，，，，，，这也可能是Nb增进晶粒细化的缘故原由。。。。。。。。

3、结论与展望

（1）电弧增材制造钛合金的原位合金化要领主要有涂料法、预置箔片法、焊丝法。。。。。。。。涂料法适用于合金化元素含量低的非金属元素，，，，，，可是合金元素添加量无法精准控制；；；；；预置箔片法和焊丝法适用于高添加量的金属元素，，，，，，也便于实现添加量的精准控制。。。。。。。。涂料法和预置箔片法为电弧增材制造钛合金因素的无邪设计和低本钱研制提供一种轻盈高效的途径。。。。。。。。

（2）钛合金的合金化元素主要包括β相稳固元素和

α相稳固元素，，，，，，添加β相稳固元素会增大相图中β相区间，，，，，，降低α→β转变温度。。。。。。。。β相稳固元素的生长限制因子Q数值适中，，，，，，可是在β相中具有高固溶度，，，，，，对增材制造钛合金起到强烈的固溶强化和细晶强化效应，，，，，，有利于实现钛合金强度和塑性的协同提升。。。。。。。。反之，，，，，，α相稳固元素会增大低温α相区间，，，，，，升高α→β转变温度。。。。。。。。α相稳固元素具有高的长限制因子Q，，，，，，可是在β相中固溶度较低，，，，，，易于在晶界天生化合物，，，，，，同时显着细化β晶粒和α板条组织，，，，，，起到沉淀强化和细晶强化作用，，，，，，在显着提高增材制造钛合金强度的同时带来塑性下降。。。。。。。。近年来，，，，，，通过异质结构设计和同时添加β相和α相稳固元素可以进一步实现钛合金强度和塑性的协同提升。。。。。。。。

（3）只管原位合金化在电弧增材制造钛合金方面取得了一定希望，，，，，，但仍面临诸多挑战。。。。。。。。首先，，，，，，建设差别牌号钛合金的有用合金元素种类及其含量的数据库任重道远。。。。。。。。其次，，，，，，合金化元素对电弧增材制造钛合金强度和塑性的影响纪律缺乏理论指导；；；；；再次，，，，，，现在的研究主要聚焦在简单合金化元素，，，，，，多元素是否保存协同作用及其影响机制需要进一步探索。。。。。。。。最后，，，，，，缺乏合金化元素添加对电弧增材制造钛合金疲劳、侵蚀、氧化等相关性能的综合评价。。。。。。。。

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