随着海洋开发与水下工程的大力发展、核电站建设规模的扩大等,TC4钛合金凭借其优良的综合性能得到了广泛的应用,而在水下环境服役的工件往往比陆上环境更容易发生破坏、失效等,因此水下原位修复技术成为了当前亟待解决的关键问题,国内外相关学者也展开了相关研究。水下激光增材技术作为一种高效、精确的增材修复技术,在水下原位修复中具有独特的优势。本课题以TC4钛合金为研究对象,采用水下局部干法激光熔化沉积的方式进行了TC4钛合金增材实验,研究了层间冷却时间、退火处理与感应加热对增材件组织及性能的影响。针对单道多层增材时多重热循环时热量逐层累积导致的成形质量及性能缺陷,控制层间冷却时间对改善热量累积具有显著作用。探究层间冷却时间实验中,采取了层间冷却0 s即连续增材、层间冷却60 s与层间冷却至室温3种参数,结果表明,连续增材时得到的增材试样由于热量累积成形较差,表面粗糙、高度不均,力学性能水平低且方向性很强,水下激光增材试样内部晶粒尺寸与增材区域相关,顶部与底部主要为等轴小晶粒,中间为外延生长粗大柱状晶,由于水下较快的冷却速度,显微组织由针状马氏体和条状α相组成,组织分布不均匀;延长层间冷却时间,增材试样成形质量明显改善,表面平整均匀,力学性能和耐腐蚀性能均有提升,但仍存在明显的性能各向异性,微观组织与连续增材类似。综合比较宏观成形、力学性能参数与修复效率,层间冷却60 s为最优层间冷却时间。针对水下激光增材试样存在的组织不均匀性及性能各向异性,采取退火处理初步探究后热处理对增材试样组织及性能的调控作用。改变退火处理重要参数即退火峰值温度和保温时间,结果表明,峰值温度由700℃升高至900℃,增材试样的拉伸性能与耐腐蚀性改善,热处理后显微硬度明显降低,硬度分布更加均匀,组织主要为条状α相与其间分布的层片状α相组成的网篮组织,β相含量增加,峰值温度为1100℃时,组织明显粗化,β相含量继续增加,力学性能与耐腐蚀性能均显著降低,900℃退火处理试样的综合性能相对较好,在此基础上探究保温时间对增材试样的影响机制;随着退火保温时间的延长,增材试样的抗拉强度变化较小,横向与纵向力学性能的差异较小,硬度变化趋势相似,微观组织中α相长宽比逐渐减小,保温时间1 h与2 h的热处理试样各项性能相近,继续延长保温时间至3 h,强度与耐蚀腐蚀性能降低。经900℃/2 h退火处理后的增材件在保持较高的强度水平的同时,其延伸率也具有较高的数值（9.65%）,耐腐蚀性能也明显优化,说明退火处理对增材试样组织均匀性及性能优化具有积极意义。将感应加热应用于水下激光增材原位后处理,在退火处理实验基础上,细化热处理参数,探究感应加热温度及冷却速度对增材试样组织及性能的调控机制。结果表明,感应加热处理后试样组织分布更加均匀,800℃～900℃感应加热处理后,组织中存在端部弯曲α相,且随温度升高含量增加;1000℃热处理后组织显著长大,主要为粗化α集束平行排列构成的魏氏组织组成及条状α相组成,增材试样的横、纵向抗拉强度均随温度增加呈降低趋势,而延伸率先提升后降低,800℃与900℃处理后试样的断口呈深且密集的韧窝结构,属韧性断裂;1000℃处理后的试样断口存在解理台阶及细少的韧窝,属混合断裂,试样的平均硬度均显著下降,1000℃处理后的试样平均硬度最低（347.26 HV）;冷却速度的变化对试样微观组织构成影响不大,相的尺寸存在细微差别,随着冷却速度的增大,增材试样的抗拉强度变化较小,横向与纵向力学性能的差异较小,硬度变化趋势相似,热处理试样各项性能相近。经900℃保温0.5 h,50℃/min冷却速率感应加热处理的增材试样组织均匀细密,力学性能的方向性有了明显的改善,平均硬度降低,硬度分布均匀化,耐腐蚀性能略有提升。