电子束增材制造(EBM)钛合金在航空航天和生物医疗等领域具有广阔的应用前景。在增材制造过程中,钛合金粉末局部快速熔化和凝固会导致显微组织的不均匀性并影响其力学性能。因此,开展调控电子束增材制造钛合金的显微组织并改善其力学性能研究具有理论和实际意义。本文用扫描电子显微镜(SEM)、电子背散射衍射(EBSD)、透射电子显微镜(TEM)和纳米压痕等实验技术研究了电子束增材制造TC4钛合金经过750℃/2 h、850℃/2 h和950℃/2 h处理后的显微组织和力学性能。研究结果表明:①不同加热温度的样品显微组织都是平行于建造方向的a(a′)团簇,EBM状态下的初始b晶界消失,表明加热后a(a′)的生长逐渐跨越初始b晶界,并且随着温度升高,a(a′)柱状团簇形貌特征不显著,出现等轴a晶粒,加热到950℃时,a晶粒内未观察到明显位错;②相对低温加热后,样品的显微组织仍以a相为主,晶粒取向呈现随机分布,加热到950℃时,b相比例明显增加,与EBM样品相比,出现了a与b偏离Burgers界面取向关系的现象;③三种加热温度下样品中的晶界特征分布相似,主要是取向差约60°的S13b孪晶界;④增加建造层数,样品硬度沿着层高呈现周期性变化趋势,当加热温度接近b相变点950℃时,硬度随着层高方向单调增加,表明显微组织逐渐从连通性较强的板条状a转变为均匀细小的等轴a晶粒;⑤相对低温加热后,样品的强度比EBM状态下的强度有所下降,但是,当加热温度接近b相变点950℃时,样品表现出更高的强度,拉伸断口形貌分析发现层间孔取向是影响断裂的主要因素,均匀细小的韧窝、河流状花样、开裂分层、层间孔缺陷引发的解理断裂平台是样品断口形貌的主要特征。