原位自生钛基复合材料具有高比强度、高比模量、优异的高温力学性能等一系列优势,而熔铸、粉末冶金等传统原位合成技术无法直接成形出复杂结构件,且难以实现低含量陶瓷增强体在钛基体中的均匀弥散分布,近年来发展起来的选区激光熔化（Selective laser melting,SLM）技术则有望解决以上问题,当前针对SLM钛基复合材料的研究主要围绕工艺调控和增强相含量两方面展开,在力学性能方面主要局限于硬度和耐磨性等与传统激光熔覆涂层研究类似的范畴,而缺乏对面向复杂构件工程应用的块体钛基复合材料强度等综合力学性能指标方面的评价。针对上述问题,本文设计了SLM铺粉用钛基复合粉末,通过SLM工艺优化成功制备了不同增强相含量的块体钛基复合材料,提出了合适的热处理策略,分析了复合材料的物相、表面质量、微观组织以及增强相的形貌、尺寸与分布状态等对复合材料力学性能的影响规律,阐述了纳米Ti B陶瓷晶须的粗化机制。热力学计算分析表明,复合粉末中反应Gibbs自由能变化值和反应生成焓均为负,原位反应可以自发进行且为放热反应,经3 h球磨的复合粉体,细小硬质B4C陶瓷颗粒均匀地镶嵌在球形TC4颗粒表面,颗粒表面在球磨过程中因碰撞而变得粗糙,但整体上仍保持规则的球形形貌,可以在保证粉体流动性的基础上,实现两种粉体的均匀混合并保证SLM铺粉过程平稳进行。通过SLM工艺优化,实现了致密度≥99%的Ti Bw增强TC4钛合金复合材料的成形,详细研究了SLM各项工艺参数对其致密度、表面形貌和组织性能的影响规律,当激光功率为260 W,体积能量密度为120 J/mm~3时,SLM制备的钛基复合材料表面平整且致密度可达99.3%,具有较为优异的强度-塑性组合。物相和微观组织分析表明,复合粉末中B4C与钛基体完全反应形成弥散分布的纳米Ti B晶须增强体并伴有少量Ti C纳米颗粒,SLM合成态TC4钛合金由沿堆积方向分布的粗大初始β柱状晶和大量细小针形α’马氏体构成,而SLM合成态复合材料为半椭圆形熔池截面搭接形成的层状结构,其典型显微组织形态主要由占绝大多数的熔池区柱状组织和相邻熔池底部的等轴状组织构成,SLM合成态复合材料中Ti B晶须直径30～50 nm,相互平行的Ti B以“晶须簇”形式存在,在熔池内沿热传导方向分布,与SLM制备的TC4合金和其它Ti B/Ti复合材料相比,SLM复合材料的抗压强度和硬度均有显著提高,断口分析表明,压缩过程中存在韧脆复合断裂模式。研究了不同相区热处理对2vol%Ti Bw/TC4复合材料的组织和力学性能的影响。随着两相区退火温度的升高,TC4钛合金和复合材料的基体组织都发生了明显粗化,获得了稳定的（α+β）双相基体,TC4的α-Ti板条宽度从0.27μm增加到4.46μm,而复合材料中平行纳米Ti B晶须组成的团簇消失,在850℃以上逐渐演变为具有更大尺寸的纳米级和亚微米级Ti B晶须独立体;β相区退火处理（1050℃/2 h）可以完全打破SLM工艺带来的层状组织特征,消除了TC4合金初始β柱状组织和复合材料中的熔池轮廓,获得了由等轴α-Ti晶粒和均匀弥散分布双尺度Ti B晶须构成的新型钛基复合材料,其抗拉强度和断裂延伸率分别达到1131 MPa和11.8%,实现了强度和韧性的协同提升;原位动态加热TEM分析结果表明,纳米Ti B晶须的粗化过程遵循Ostwald熟化机制,在这个过程中,小尺寸的纳米晶须逐渐消失,并通过在较大尺寸的晶须上再形核、长大,形成更大尺寸的亚微米级Ti B晶须。