增材制造具有产品开发快速性,能够直接生产出具有复杂几何形状的金属零件并能对局部失效部分进行修复,显著提高材料的利用率、降低零件成本。增材制造零件在疲劳等关键性能上与锻件仍然存在一定的差距,需要探寻有效的后处理方法。激光喷丸强化工艺作为一种新型的表面处理技术,能够在试样表层引入高幅值、大深度的残余压应力,并显著提高材料的疲劳性能。针对金属增材制造成形件的问题,进行激光喷丸强化工艺对增材制造钛合金零件组织、力学性能、疲劳性能以及气孔等打印缺陷的影响研究,主要研究内容包括以下几个方面:(1)激光喷丸强化处理前后增材制造TC4钛合金表面完整性演变规律研究。利用金相显微镜、扫描电子显微镜等手段分析比较激光喷丸前后试样显微组织的特征变化,同时借助显微硬度仪和X射线衍射仪分别测定了深度方向上显微硬度和残余应力的变化情况,并与同牌号锻造钛合金试样对比。结果表明激光喷丸对增材制造钛合金成形件具有显著的强化效果,能够在保证表面质量的前提下,在材料表层引入高幅值、大深度的残余应力场,并产生大量位错结构,显著提高表层的显微硬度。(2)激光喷丸强化工艺对增材制造TC4钛合金气孔缺陷的影响效果研究。提出了基于超快激光加工微坑模拟增材制造成形件内部气孔的方法,通过测量激光喷丸前后微孔的尺寸大小变化探究激光喷丸对增材制造气孔缺陷的影响规律,并与仿真结果对比发现激光喷丸可以通过引起表面塑性变形有效地减小表层气孔的尺寸。此外,利用阿基米德法测量激光喷丸前后试样相对密度的大小,从而验证激光喷丸降低孔隙率的有效性。(3)增材制造TC4钛合金激光喷丸强化疲劳性能分析。对未经激光喷丸处理及经过激光喷丸处理的试样进行相同应力水平下的高周疲劳测试,并与同牌号锻造钛合金对比,结果表明激光喷丸强化工艺可以显著提高增材制造钛合金成形件的疲劳寿命。综合上述研究工作,本论文验证了激光喷丸作为金属增材制造技术后处理强化工艺的适用性。实验结果表明,激光喷丸强化工艺能够有效地提高成形零件的显微硬度,引入高幅值大深度的残余应力,同时通过引起塑性变形减小表层气孔的尺寸,降低表层的孔隙率,从而有效地提高了增材制造成形零件的疲劳寿命。