激光沉积制造技术利用“离散+堆积”的增材成形思想,采用同轴送粉和激光熔覆数字化成形进一步控制工件的成形精度,然而在成形过程中由于激光的高密度能量累积以及散热方向的单一性,导致成形件组织分布不均匀,力学性能出现各向异性。热处理工艺具有调节显微组织和改善力学性能等作用,因此将热处理工艺应用于激光沉积制造成形件。由于激光沉积制造技术的特殊性,导致其与传统锻造或铸造等方法的组织明显不同,致使热处理工艺需要重新摸索和制定。激光沉积制造技术包含激光沉积制造和激光沉积修复两种方式,两种方式需要截然不同的热处理工艺。对于激光沉积制造TA15钛合金,因为α+β相区温度较大,首先在α+β相区进行多组不同温度梯度的退火处理实验,研究在α+β相区不同退火温度对显微组织以及室温拉伸力学性能的影响,并在显微组织较均匀以及力学性能较好的温度区间内进一步细化热处理温度;其次在α+β相区和β相区进行双重退火实验,研究双重退火对显微组织以及力学性能各向异性的影响。对于激光沉积修复TA15钛合金,在热处理时要保证基体组织的稳定性,因此主要考察不同修复方式下热处理对显微组织组织和力学性能的影响;而对于特殊的激光沉积修复-激光复合制造来说,由于激光复合制造涉及锻造等传统制造和激光沉积制造两部分,因此组织上出现较大差异,因此采用β相区淬火处理+循环热处理+退火处理对激光复合制造的显微组织进行调节和均匀化。通过观察发现,α相受力变形机制与α相的形貌、含量和所处的位置有关。不同的热处理温度以及热处理方式得到的α相形貌不同,不同形貌尺寸和位置的α相具有不同的受力变形机制,网篮状α相、片层状α相以及α团束受力变形机制均不相同,柱状晶晶内α相和柱状晶晶界两侧α相的受力变形机制存在差异。激光沉积修复TA15钛合金基材、热影响区以及修复区的组织不同,造成出现不同的受力变形机制。β相区淬火处理+循环热处理+退火处理能够减小激光复合制造TA15钛合金沉积部分和基体部分的组织差异性,组织整体上趋近于一致。