钛合金Ti–6Al–4V（TC4）因其优异的机械性能、耐腐蚀性和轻质特性，被广泛应用于航空航天和军事工业[[1], [2], [3]]。然而，钛合金具有较高的熔点、较低的比强度和较差的热导率，这使得传统切削工具在加工钛合金坯料时难以有效散热[4,5]，从而导致加工区域温度升高，进而缩短了刀具寿命并降低了切削模具的表面精度[6]，从而显著增加了制造成本。激光粉末床熔融（LPBF）技术是增材制造（AM）技术的重要组成部分，它利用激光束将金属粉末在粉末床上熔化成液态，然后通过不断堆叠层状结构来制造三维部件[7,8]。LPBF技术具有近净成形能力和快速制造周期，能够实现复杂结构和特定设计[9]，在TC4部件的制造中展现出巨大潜力，为解决传统加工方法带来的挑战提供了有效方案。
LPBF过程中的快速熔化和非平衡凝固会导致复杂的微观结构演变[10]，因此LPBF制备的TC4合金微观结构与传统方法制备的合金有显著差异，这直接影响了合金的机械性能和加工性能。LPBF制备的TC4合金具有较高的硬度和强度，但其伸长率相对较低，这对TC4的整体机械性能不利[11,12]。这种强度与伸长率之间的不平衡限制了其在某些行业的应用。此外，由于TC4本身的耐磨性较差，其耐磨性能仅为316L合金的1/2，CoCrMo合金的1/24[13]，因此亟需寻找提高钛合金耐磨性和抗拉强度的有效方法。
热处理已被证明是优化LPBF TC4合金强度与伸长率匹配问题的有效手段[14,15]。梁等人[16]发现，将温度从650°C升至900°C可逐渐使α′相分解为层状α+β相，在800°C下经过4小时处理后几乎完全分解。在该温度下，LPBF TC4合金的伸长率超过12%，抗拉强度超过1000 MPa。何等人[17]发现，当退火温度高于800°C时，微观结构从魏氏体转变为篮状编织结构，且伸长率随退火温度的升高而增加。
除了传统热处理外，非热物理场（如低密度电流、低温电脉冲耦合和脉冲磁场）通过驱动电子风辅助位错运动[18,19]、促进再结晶[[19], [20], [21]]、诱导微塑性变形形成亚晶粒并减少位错积累[22]，从而改善钛合金的微观结构和机械性能，实现强度和延展性的协同提升。
然而，这些研究往往在提高伸长率的同时会降低硬度，从而降低耐磨性，因此需要进一步研究AM TC4合金的热处理工艺。
大量研究表明，低温处理（CT）能够显著细化微观结构、提高金属的耐磨性并增强抗拉性能。周等人[23]发现，随着CT处理时间的延长，2024-T351铝合金的晶粒逐渐细化。何等人[24]发现CT处理可以细化α-Al相并改善Si和Fe相，从而提升Al–Cu–Li合金的机械性能和耐磨性。马等人[25]指出，CT处理后h’相尺寸的减小改变了磨损形态，显著降低了摩擦系数。宋等人[26]发现CT处理提高了近β钛合金（βTi-5Al–3Mo–3V–2Cr–2Zr–1Nb–1Fe）的抗拉强度，同时保持了其塑性。低温处理能改善材料的抗拉强度、硬度和耐磨性，但在提高伸长率方面的效果不如热处理[27,28]。顾等人[29]以TC4板材为研究对象，在77K下进行2小时绝缘处理，结果伸长率大幅增加，材料强度也有轻微提升。徐等人[30]研究了TA15（Ti-6.5Al–2Zr–1Mo–1V）接头经退火后的低温处理效果，发现与仅经过低温处理的样品相比，经过退火后处理的样品在抗拉强度和伸长率上都有显著提升。尽管低温处理能显著提高LPBF TC4合金的耐磨性和抗拉强度，但对提高伸长率的效果有限[31]。因此，本研究采用退火+低温处理的方法进一步优化LPBF TC4的整体性能，以促进其在更多领域的应用。
本研究探讨了在不同退火温度（860°C、880°C、900°C、920°C、940°C）和低温处理条件下LPBF TC4的微观结构演变、耐磨性和机械性能，旨在推动增材制造钛合金在工业生产中的广泛应用，凸显其重要的实际意义和应用价值。
