TC4钛合金,集许多优异的性能于一体,是航空航天领域常用且重要的材料,如:发动机叶片。3D打印是一种新型的叶片制造技术,适合复杂难加工材料,具有周期短、精度高等优点,但其成型件存在强度不足,表面不够精细,内部应力复杂等问题。本文针对3D打印所存在的问题以及钛合金本身易磨损、易氧化等缺点,通过类似于3D打印技术的激光熔覆技术,分别在TC4钛合金表面制备TC4粉末和耐磨耐氧化的Ni60WC25合金粉末熔覆层,并研究了工艺参数对熔覆层质量的影响。为改善熔覆层表面不平整、多裂纹气孔等问题,设计并搭建了超声振动辅助锻打装置,在此装置下进行了普通锻打与超声振动辅助锻打TC4熔覆层的实验研究,分析了这两种锻打方式对TC4熔覆层微观组织的影响规律,并研究了超声振幅和锻打力对TC4钛合金在两相区塑性变形时的微观组织变化的影响。为优化TC4的使用性能提供了新思路。实验中,采用了金相显微镜、SEM、EDS、洛氏硬度计对TC4熔覆层的表面形貌、微观组织、成分分布和表面硬度做了测试,主要完成的工作和得出的结论如下:(1)设计并搭建了超声振动辅助锻打装置。采用不完全齿轮机构传动,来达到超声振动辅助锻打和普通低频锻打同时作用的复合锻打的目的。(2)利用激光熔覆技术,成功在TC4钛合金表面制备了组织细小、无气孔、无裂纹,与基体冶金结合良好的熔覆层,并找到了在TC4表面激光熔覆TC4粉末和Ni60WC25粉末的较好工艺参数。(3)TC4钛合金经在(α+β)两相区普通锻打塑性变形后,由原来的魏氏组织向网篮组织或双态组织或等轴组织转变。若要转变为等轴组织,则需要达到一定的变形程度。超声振动辅助锻打与普通锻打相比,可以减少TC4塑性变形的成形力,使TC4晶粒变得细小,趋向于等轴化。(4)超声振动辅助塑性成形时,应力叠加效应和软化效应使得TC4内部塑性变形时的应力减小,超声振幅和锻打力的增大都有利于TC4组织的晶粒细化,形成性能优于魏氏组织的网篮或双态组织。超声振幅的增大使得TC4塑性变形的应力下降,且下降量与超声振幅成正比。锻打力的增大可以引起动态回复再结晶作用的增强,引起粗大晶界处的新小晶粒的产生,加剧了位错的运动,有助于粗大的α晶粒细化。