钛（Titanium,Ti）及钛合金具有比强度高、抗腐蚀性能优异、生物兼容性良好的优点,在航空航天、海洋船舶、生物医疗等领域有着广泛的应用前景。由于钛合金的导热系数和比热小,在加工过程中容易造成局部热集中的情况,进而损坏刀具、增加机加工成本。3D打印作为一种近净成形工艺可以大幅度减少机加工损耗、降低制造成本,从而有效解决钛及钛合金难加工问题。出于对良好流动性的要求,3D打印钛及钛合金原料粉末通常采用雾化工艺制备,然而雾化球形钛及钛合金粉末价格昂贵,严重限制了 3D打印钛及钛合金工业的发展。因此,本论文提出气固流化改性技术制备3D打印低成本钛基粉末的新思路,即以低成本不规则氢化脱氢（Hydrogenation dehydrogenation,HDH）钛基粉末为原料,采用气固两相流化改性技术对其进行改性处理,提高粉末球形度,改善其流动性,从而满足激光粉末床熔融成形（Laser powder bed fusion,LPBF）工艺的流动性要求并获得优异的力学性能,研究了氧含量对LPBF成形制件组织和性能的影响机制,阐明了流化改性机理及流化改性钛基粉末LPBF成形零部件的强韧化机理。本论文研究内容包括以下四个方面:（1）开发了气固流化改性钛基粉末技术,制备了粒度分布15～53μm、氧含量0.17 wt.%及流动性达35s/50g的近球形钛粉,与雾化钛粉相比其成本降低50%以上。研究了流化温度对HDH Ti粉末形貌和流动性的影响规律,当流化改性处理温度为450℃时,粉末改性效果明显。所制改性粉末的球形度高,流动性好,氧含量低。通过SEM对流化改性粉体微观形貌进行分析,结合同步辐射高速成像技术追踪粉末颗粒的运动轨迹,结果表明,粉末颗粒在气流作用下发生大量的碰撞和摩擦,并在此过程中粉末尖锐棱角部分产生塑性变形,细颗粒粉末粘附于粗颗粒粉末表面凹坑处,从而提高不规则粉末的球形度、改善其流动性。本论文采用气固流化改性技术制备了低成本高性能钛粉,阐明了粉末流化改性机理,为流化改性粉体技术的应用提供了理论依据。（2）研究了流化改性HDHTi粉末的氧化行为,阐明了流化处理温度对粉末氧含量的影响规律。通过XPS、TEM及APT对粉末由表及里的化合物组成进行了深入分析,结果表明,钛粉氧原子主要以TiO2、Ti2O3和TiO等形式集聚于粉末表层（氧化层）,并有少量的氧以固溶体的形式存在于Ti基体（内部）,氧含量从粉末表层到内部呈梯度分布,且由表及里逐渐减少。结合实验结果与理论模型,分析钛粉氧化热力学与动力学,揭示了钛粉氧含量、氧化层厚度与流化处理温度呈正相关关系。因此,在流化改性处理过程中,对粉末氧含量调控的关键在于控制流化处理温度、氧化层厚度及成分。（3）开展了气固流化改性HDHTi粉LPBF成形及其性能研究,探究了工艺参数、氧含量对其组织和力学性能的影响规律,制备出低成本高性能钛。经过工艺优化,在氧含量为0.21 wt.%时,LPBF成形制件获得抗拉强度826.1 MPa、断裂延伸率22.3%的优异力学性能。从晶粒尺寸、取向、位错形态角度分析,揭示了在成形过程中快速凝固及氧原子共同促进细晶/固溶耦合强化机理;阐明了氧诱导＜c+a＞方向施密特因子的增加和有利于形成＜c+a＞位错的强韧化机理。研究了氧含量对LPBF成形钛的组织及性能的影响规律,揭示了氧诱导增强增韧机理,通过对氧含量的调控,在氧含量为0.65 wt.%时,制备出高强（1119.3 MPa）高塑（23.3%）纯钛制件。（4）开展了气固流化改性TiAlV粉末及其性能研究,通过控制AlV合金成分,调控LPBF成形TiAlV合金的组织及其力学性能,制备了低成本高性能钛合金。结果表明,LPBF 成形 Ti-1.8Al-1.2V、Ti-3Al-2V、Ti-6Al-4V 合金抗拉强度分别为831.2MPa、1002.5 MPa、1501.0MPa,断裂延伸率分别为21.4%、14.9%、8.1%。研究表明,随着AlV含量的增加,LPBF成形TiAlV合金的晶粒尺寸减小、织构强度增加、AlV固溶强化效果增强,且＜c+a＞和＜a＞位错密度下降,并伴随着＜c+a＞位错从波浪状转变为平面状的形态变化,上述微观组织变化使得TiAlV合金强度提高、塑性下降。同时,对LPBF成形Ti-6Al-4V合金进行热等静压处理,通过调控显微组织包括相组成、晶粒大小及织构,制备出抗拉强度1035.9 MPa、断裂延伸率17.5%的Ti-6Al-4V合金。综上,采用气固流化改性技术,制备出适用于3D打印的低成本近球形钛基合金粉末,揭示了粉末流化改性机理;采用LPBF成形制备纯钛及Ti-6Al-4V合金,揭示了强韧化机制,制备出拉伸强度1119.3 MPa、断裂延伸率23.3%的纯钛制件,以及抗拉强度1501.0 MPa、断裂延伸率8.1%的Ti-6Al-4V合金。其中,纯钛制件拉伸强度远高于气雾化粉末打印件,断裂延伸率与其相当,Ti-6Al-4V合金制件的拉伸强度为目前报道最高值。