激光粉末床熔融技术被视为金属增材制造领域最具前景的技术之一[[1], [2], [3]]。它兼具快速原型制作的功能，还具有精确且灵活的工艺控制能力，因此在航空航天和汽车工业中用于制造关键结构部件时具有明显优势。该技术已成功应用于钛合金[4,5]、铝合金[6]、铜合金[7]及其复合材料[8,9]。在这些材料中，Ti6Al4V因其优异的高温稳定性、高比强度以及耐腐蚀性而备受研究关注[[10], [11], [12], [13], [14], [15]]。然而，LPBF工艺本身具有的极快冷却速率和陡峭的热梯度往往会导致熔池内部出现定向凝固现象，从而形成粗大的柱状β晶粒。这种微观结构会提高材料对缺陷的敏感性，进而降低其力学性能[10,11,14,15]，给LPBF制备的Ti6Al4V部件的更广泛工程应用带来了诸多挑战。
为了应对这些挑战，引入SiC[16]、TiC[17]和TiB[18,19]等增强相来制备钛基复合材料是一种有效的策略。其中，TiB因其较高的弹性模量、出色的热力学稳定性以及可原位合成的优点，被公认为是钛基复合材料的理想增强相[[18], [19], [20]]。例如，刘等人[20]通过TiB?与Ti的原位反应成功制备了TiB/Ti6Al4V复合材料。这种原位合成的TiB与基体的晶格失配度仅为5.5%，且在拉伸变形过程中表现出良好的结构稳定性。目前关于TiB/Ti6Al4V复合材料的研究主要集中在引入高密度（>1 wt%）的增强相以实现足够的强化效果。但在实际应用中，过高的增强相含量不仅会大幅增加成本，还会给后续加工带来困难。此外，由于颗粒团聚和应力集中，过高体积分数的增强相往往会降低材料的延展性，其延伸率损失通常超过50%[6,19]。具体而言，虽然增强相可以作为异质形核点，提高形核速率并阻碍位错运动，但过高的体积分数会导致微观结构中的位错密度上升，引发界面应力集中，进而促进微裂纹的早期生成与扩展，最终导致材料塑性下降[[16], [17], [18], [19]]。为此，一些研究开始着眼于使用低含量增强颗粒对钛基材料进行改性。傅等人[19]在LPBF制备的Ti6Al4V材料中加入了0.5 wt%的TiB?纳米颗粒，在提升强度的同时将延伸率损失控制在38.4%。尽管这种方法本质上依赖于强度与延展性之间的权衡关系，但仍有很大的潜力可以优化这两种性能的平衡。此外，在LPBF成型过程中，极高的温度梯度容易促使亚稳态α′马氏体的形成，而这种马氏体通常含有较高的位错密度，也会限制材料的使用可靠性[21]。
为了解决上述问题，热处理被认为是调控LPBF制备的钛基材料非平衡微观结构、消除残余应力并获得目标性能的关键方法[[21], [22], [23], [24], [25], [26]]。目前常见的热处理方法包括退火和固溶时效处理。根据温度不同，退火工艺可分为两类：高于β相转变温度的退火和低于该温度的退火。前者可能导致粗大的β晶粒和魏氏组织的形成，进而严重降低材料的力学性能；后者则旨在将打印后的α′马氏体分解为α+β层状结构，有助于提升材料的塑性并消除内应力，但往往会导致强度下降[23]。相比之下，固溶时效处理通过双相转变过程，在微观结构调控和性能优化方面展现出更大的潜力。该过程首先在α+β两相区的特定温度下进行固溶处理，随后快速冷却形成过饱和的亚稳态基体。之后在中低温下进行时效处理，可促使细小的二次α相及其他增强相均匀析出[24,25]。通过析出强化机制，这一过程在保持良好塑性的同时提升了材料强度，实现了优异的强塑匹配。例如，张等人对添加了3 wt% TiB?的TiB/Ti6Al4V复合材料进行了固溶时效处理，使其从亚稳态转变为稳定态，同时提升了材料的延展性和强度[24]。不过，目前关于低含量增强相的钛基复合材料在固溶时效处理过程中的组织性能优化研究还比较缺乏，尤其是在双相转变过程中晶粒特征演变与材料性能之间的关系方面。
本研究针对含有低浓度（0.5 wt%）TiB?纳米颗粒的LPBF制备的原位TiB/Ti6Al4V复合材料，制定了一套固溶时效处理方案。研究系统地分析了整个热处理过程中的微观结构演变情况，并检测了室温下的拉伸性能。研究的目的是明确热处理参数、可调控的微观结构特征与复合材料力学性能之间的关系。所提出的热处理策略以及LPBF制备的TiB/Ti6Al4V复合材料中观察到的微观结构变化，为优化这类材料的强延平衡提供了理论依据。
