激光增材制造技术（LAM）是一种新型制造技术,其是利用高能量激光束逐层熔化金属粉末,直接从三维CAD模型中生成金属零件的先进技术。因具有生产周期短、加工成本低、材料利用率高、不受零部件尺寸和几何形状限制、无需模具直接实现近净成形等优势,受到了广泛的关注和重视。然而目前用于激光增材制造的钛合金多为传统的合金体系,并未考虑到激光增材制造过程中独特的超高温、强对流、小熔池的微区物理冶金条件以及超高温度梯度和极快冷却速度的非平衡凝固条件,致使目前能进行工业应用的钛合金材料非常少。因此,研发适用于金属激光增材制造新的钛合金体系势在必行。作为激光增材制造用材料,需要实现对其从熔融态到凝固态全形态的有效控制,这就要求合金材料具有液态流动性好、裂纹敏感性低、成分偏析小和宽的加工窗口等性质,应以接近直熔成分点为优先原则之一。研究表明,Ti-Zr直熔点合金具有高的组织稳定性和均匀性,而且有着良好的成形性能和优异的耐蚀性,且其塑性应变量更是达到56%,但因其是单元素合金化,导致该合金的强度和硬度较低。因此,在保持直熔合金固有性能优势的同时,需要通过合金化的手段有效地提高其力学性能。为此,本文基于Ti-Zr二元直熔点合金,通过添加合金化元素V和Nb,利用“团簇+连接原子”模型设计Ti-Zr-V-Nb合金。以期利用Ti-Zr直熔点合金良好的液态流动和低的微观偏析改善合金的成形性,利用V和Nb对β-Ti稳定性及与Ti的原子半径差来提高合金的结构稳定性和力学性能。根据合金化元素与基体钛之间的混合焓大小,并结合合金化元素的作用,确定合金化元素在团簇结构模型中的具体位置,设计了一系列具有恒定的V含量和不同的Nb含量的Ti-Zr-V-Nb合金,并通过激光增材制造技术在TA2基板上制备了合金块体。采用现代微观分析技术对各成分合金的组织、硬度、力学性能、耐磨性、耐蚀性以及成形性进行了系统的研究。实验结果表明,不同成分沉积态Ti-Zr-V-Nb合金均是由无明显择优取向的β-Ti Zr近等轴晶所组成。但有所不同的是,随着Nb含量的增加,β-Ti Zr固溶体晶格常数逐渐增大,而晶粒尺寸则逐渐减小。受此组织变化的影响,沉积态合金的硬度和强度逐渐增加,进而有效提高了合金抗磨粒磨损能力,从而增加了合金的耐磨性。而合金的塑性则因固溶强化作用的增强而显示出与硬度和强度相反的变化趋势。由于合金单相组成的特点,致使合金在HCl溶液中发生均匀腐蚀,且其耐蚀性与合金化学成分密切相关,即越高的Nb含量越有利于钝化膜中稳定的Nb2O5的形成,从而有效提高合金的耐蚀性。受合金熔体流动性和铺展性两个重要因素影响,致使含有2.35 at.%Nb沉积态合金具有最低的表面粗糙度。通过综合分析,Nb含量为2.35at.%的合金具有最佳的硬度、强度、耐磨性和耐腐蚀性匹配关系,且较Ti60.94Zr39.06直熔点合金有了明显提升,但塑性和成形性却较后者略有下降。