增材制造（AM）因材料浪费少、快速原型制作能力以及能够制造出具有复杂内部几何形状的部件而最近受到关注[[1], [2], [3], [4]]。在各种增材制造工艺中，电弧增材制造（WAAM）以其较高的沉积速率而著称，相比激光粉末床熔融（L-PBF）和电子束粉末床熔融（E-PBF）等工艺更为优越[5,6]。WAAM通过电弧熔化送丝来实现逐层沉积。送丝是构建部件所需的金属材料，惰性气体用于防止金属氧化。沉积过程由机械臂控制[[7], [8], [9], [10]]。尽管WAAM的沉积速率较高，但由于冷却速度相对较慢，所得部件的机械性能并不理想。因此，使用WAAM制造的部件需要进行打印后的热处理[11]。
钛因其高耐腐蚀性和熔点而在航空航天和汽车工业中广泛应用[[12], [13], [14]]。Ti6Al4V是一种常用的钛合金，与其他合金相比，它具有较高的强度重量比、耐腐蚀性和韧性[15]。使用WAAM制造Ti6Al4V时，可能会形成α′马氏体相[16]。因此，进行打印后的热处理以生成稳定的α+β微观结构是必要的[17]。此外，当Ti6Al4V合金暴露在氢环境中时，会发生氢脆化[18]。氢原子会渗入材料并在晶粒内部及晶界扩散，形成脆性的钛氢化物（TiH?），从而导致早期裂纹的产生和扩展，从而显著降低合金的强度[19,20]。这种现象在采用L-PBF和E-PBF制造的Ti6Al4V合金中已有报道[21]。在储存氢气的储罐和管道等应用中，由于持续暴露于氢环境中，这种情况尤为常见[21]。
过去已有大量研究探讨了氢环境对传统制造方法及粉末床熔融增材制造方法生产的Ti6Al4V的影响[[22], [23], [24], [25], [26], [27], [28]]。对L-PBF样品的研究表明，样品保持了α′马氏体微观结构，并形成了δ-和γ-氢化物[21],[29],[30],[31]。相比之下，E-PBF样品表现出α+β微观结构，主要形成γ-氢化物[30]。一些研究还发现，在相界附近存在微孔和裂纹，裂纹主要沿α/β界面扩展[32]。此外，还观察到延展性和抗拉强度随加载方向相对于沉积方向的变化[30,32]。有研究指出，马氏体向α+β微观结构的转变显著提高了L-PBF-Ti6Al4V合金的抗氢脆化能力[32]。选择性激光熔化（SLM）样品中，打印方向对脆化行为的影响归因于氢化物含量较高以及垂直方向的裂纹更为严重[31]。尽管WAAM在工业上的应用日益增多，但在氢相互作用和脆化方面的研究仍相对不足。这一知识空白需要系统地研究WAAM-Ti6Al4V材料，以评估其适用于氢相关应用的潜力。特别是，必须研究WAAM特有的微观结构特征，以了解它们在氢吸收和脆化机制中的作用。此外，WAAM工艺固有的强烈形态各向异性和明显的晶体结构会导致机械性能的方向依赖性，因此有必要评估其对氢辅助脆化的影响[33]。最后，WAAM-Ti6Al4V常用的打印后热处理预计会进一步改变微观结构与氢的相互作用，因此需要对其进行系统研究。
本研究的目的是评估并比较沿构建方向不同方向测试的热处理WAAM-Ti6Al4V样品的氢脆化行为。通过受控气体方法对样品进行氢气充入处理后，利用扫描电子显微镜（SEM）和电子背散射衍射（EBSD）等方法分析微观结构变化，并通过机械测试测量受氢影响的性能，如断裂应力和延展性。利用光学显微镜、断裂表面分析和X射线衍射（XRD）研究脆化的微观机制。
