上海交通大学材料科学与工程学院王乐耘团队从钛合金的微观变形机理出发，通过粉末预合金化来调控钛合金中铝元素的含量，设计了Ti-4Al-4V（Ti44）和Ti-8Al-4V（Ti84）两种合金，研究了Al含量对LPBF Ti-xAl-4V合金(x = 4,6,8, wt.%)显微组织和力学性能的影响。结果表明铝含量越高，材料的强度越高。Ti44和Ti84合金均表现出比Ti64更高的加工硬化值和均匀延伸值。这一结果归因于Ti44中多种滑移模式的激活和Ti84中更不均一的微观结构。通过LPBF工艺研究了Al含量对Ti-xAl-4V合金(x=4,6,8, wt.%)显微组织和力学性能的影响。Ti44、Ti64、Ti84这三种合金都只含有α′相。每一种合金都呈现出初生β晶粒、一次马氏体(primary α′)、次生马氏体(secondary and ternary α′)板条组成的分层组织。LPBF-Ti44合金的塑性和各向同性明显优于LPBF-Ti64。该合金降低了铝的含量，起到了三个效果：1）α′相内部变形由平面滑移向交滑移转变、2）成型材料显微组织由柱状晶向等轴晶转变、3）次生α′马氏体宽化导致晶界数量进一步减少，这些都有利于材料塑性和各向同性的提升。LPBF-Ti84合金不但屈服强度高于Ti64，加工硬化和均匀延伸率也高于后者。这主要是由于Ti84中次生α՛马氏体尺寸的不均匀分布，所产生的异构组织变形诱导硬化机制所导致的。这一研究通过改变钛合金中常用添加元素铝的含量，得到的合金更适合LPBF工艺，改善了LPBF Ti-6Al-4V拉伸塑性较差的缺点，为相关的新合金设计提供了重要参考依据。相关研究成果以“Laser additive manufacturing of titanium alloys with various Al contents”为题发表在国际著名期刊Materials Research Letters上。