增材制造（AM），又被称为3D打印，是一种通过计算机辅助设计（CAD）

采用“分层制造，逐层叠加”的加工方式加工材料及其构件的独特的加工方式。与材料传统“减材制造”的加工工艺不同，AM工艺可以直接从原料制备所需的构件，具有快速成形、结构可控等优点，可以大大节省加工过程所需的原料和时间。已有的研究表明增材制造合金的准静态力学性能往往优于传统铸造工艺加工成形的合金，但是其动态力学性能则研究较少，在航空航天、国防工业等领域内，材料往往会承受冲击载荷，限制了AM合金在这些领域内的应用。因此，充分掌握AM合金的动态力学性能对拓宽AM合金的应用场景至关重要。

Ti6Al4V合金（TC4）作为目前应用最为广泛的钛合金之一，具有密度低、比强度高、优越的生物兼容性、高耐腐蚀性、高耐磨性等优点，被公认为最受欢迎的钛合金，广泛应用于生物医疗、国防工业以及航空航天等领域。然而由于钛合金的热导率小，传统加工工艺制造的钛合金很容易出现加工硬化现象，加工难度较大，极大限制了锻造Ti6Al4V合金的应用前景。因此，研究增材制造Ti6Al4V合金的动态力学性能与变形机理对于增材制造合金的应用有重要意义。

本文选取增材制造Ti6Al4V合金与锻造Ti6Al4V合金为研究对象，系统研究了两种合金的准静态力学性能、动态力学性能及变形机理，并给出了两种合金材料的动态本构方程和高压状态方程，取得的主要创新成果如下：

（1）通过设置不同温度、不同应变率实验，研究了两种不同工艺的合金材料在室温、低温和高温下的准静态压缩力学性能，研究表明两种合金材料都具有良好的强度塑性组合，在液氮温度下的屈服应力都有了显著的提升，在高温环境下的屈服应力都有显著的降低，表明两种合金材料都具有显著的热软化效应，AM合金的高温力学性能明显优于锻造合金。

（2）通过设置多组不同应变率的动态压缩试验，研究了两种合金材料的动态压缩力学性能，研究发现两种合金材料有着近似的动态力学性能，相比准静态压缩时的屈服应力均有了显著的提升（约70%），表明两种合金均有着显著的应变率硬化效应。使用准静态压缩和动态压缩的实验结果，分别拟合了两种合金的Johnson-Cook动态本构模型，并使用不同温度的高温准静态压缩实验和不同应变率下的动态压缩实验对该本构方程进行验证，验证结果表明拟合给出的动态本构方程与实际应力应变曲线误差较小，能够准确描述两种合金材料的动态变形行为。

（3）利用一级轻气炮系统，分别对两种合金进行了四组不同碰撞应力的平板撞击实验，研究了两种合金材料的冲击压缩（ε >10⁵s^-1）行为，研究结果表明，两种合金材料都具有很高的冲击弹性极限HEL：锻造合金为2.56GPa、AM合金为2.78GPa。使用最小二乘法拟合给出了两种合金材料的Hugoniot状态方程参数，发现两种合金材料的状态方程仅在零压声速c0 中存在4%左右的差异。

（4）使用OM、XRD、EBSD和TEM等表征手段，对两种合金冲击变形前后的相结构和微观形貌进行表征，发现变形前锻造合金与AM合金均为α+β相，但是锻造合金为等轴晶而AM合金为独特的片层组织。XRD分析表明两种合金相结构稳定，都有着很高的冲击相变阈值（>7.9GPa），通过EBSD和TEM表征分析得到两种合金的塑性变形机制均由位错主控。