近α钛合金由于其高比强度和低密度，被广泛用于飞机喷气发动机、高超音速飞行器和反应堆包容结构等高温部件[1]。TA15合金（Ti-6.5Al-2Zr-1Mo-1V）是一种典型的近α钛合金，主要由hcp α相组成，含有少量的bcc β相。其较高的Al含量和适中的Mo含量有助于其优异的高温性能[2],[3],[4]。然而，由于热机械成形和加工的难度，制造复杂的TA15部件仍然具有挑战性。增材制造（AM）作为一种变革性技术，在工业领域具有显著优势，特别是在近净成形方面，能够显著缩短工艺链并减少具有高几何复杂性的金属部件的生产周期[5]。在各种AM技术中，线材和电弧定向能量沉积（WA-DED）作为DED技术的一个分支，由于其高沉积速率、成本效益高的设备和高效的材料利用，能够快速原型化大规模部件[6],[7]。近年来，WA-DED在TA15合金的增材制造中引起了越来越多的关注[8],[9],[10],[11]。
增材制造的金属部件通常会经过热等静压处理（HIP），以消除裂纹/孔隙，优化微观结构并提高机械性能[12],[13],[14],[15]。对于钛合金，根据加工温度是低于还是高于α→β转变温度，HIP可以分为亚转变温度（sub-transus）和超转变温度（super-transus）工艺[16],[17],[18]。实际上，亚转变温度HIP更受青睐，因为相对较低的温度对微观结构粗化的影响较小。但在某些情况下，研究人员会选择超转变温度HIP，因为这可以促使先前的β晶粒发生再结晶，从而实现通常期望的柱状到等轴状转变（CET）。尽管如此，亚转变温度和超转变温度HIP都会在某种程度上影响金属部件的微观结构和机械性能[18]。为了解决性能下降的问题，经常采用HIP后的热处理作为补救措施。例如，Benzing等人[19]对在1050 ℃下HIP处理后的Ti6Al4V粉末床熔融制造的合金进行了快速淬火（1050 ℃）和随后的回火（800 ℃）处理，恢复了其室温下的屈服强度和极限抗拉强度。然而，需要注意的是，这种恢复通常会带来更长的加工时间和更高的制造成本。
在钛合金的增材制造中，人们广泛探索了元素合金化策略，以实现晶粒细化、促进CET并改善强度-延展性协同效应。Bermingham等人[20]向Ti-5553合金中添加了5 wt%的Mo纳米颗粒，利用部分未熔化的Mo颗粒上的异质形核作用以及溶解的Mo引起的成分过冷效应来增强晶粒细化和CET。Fraser等人[21]指出，Cu（生长限制因子Q≈110.5 K）可以促进含8.5 wt% Cu的Ti-Cu合金形成等轴细晶微观结构。Ding等人[22]利用氧来稳定纯Ti的hcp基体中的fcc相；通过调整这种双相微观结构，他们在Ti-0.67 wt%O合金中实现了更好的强度-延展性平衡。
硼和硅是钛合金中最重要的两种合金元素。由于在β-Ti中的溶解度极低，硼具有强烈的生长抑制作用，能够抑制大尺寸柱状晶粒的形成并促进CET[23],[24]。此外，B和Ti之间的高化学亲和力导致TiB whiskers在钛基体中沉淀。这些whiskers与α晶界前的硼溶质偏聚共同作用，有助于细化α晶粒和αGB结构[25],[26]。TiB whiskers还通过众所周知的载荷传递效应增强了合金基体。硅被认为可以改善钛合金的高温性能，如强度、抗蠕变性和抗氧化性。Si在β-Ti中的最大溶解度为3 wt%，而在α-Ti中仅为0.45 wt%；这种差异促使在双相（α+β）钛合金的相界（PBs）处形成硅化物[27]。硅化物的特定分布阻碍了位错在PBs上的滑移，从而降低了高温下的界面软化[28]。在Si改性的TA15合金中，根据Zr含量的不同，会形成两种常见的硅化物类型——S1型（Ti,Zr）5Si3和S2型（Ti,Zr）6Si3[29]。总体而言，这些研究表明，用B和Si合金化可能有助于减轻WA-DED制造的（α+β）钛合金在HIP处理过程中出现的微观结构和机械性能退化。
目前，关于HIP对WA-DED制造的TA15合金高温性能影响的研究有限，B和Si添加对HIP后TA15微观结构和机械性能的影响尚不清楚。因此，本研究对比研究了添加了B和Si的TA15合金（TA15(B,Si)）与其未经改性的TA15合金的微观结构演变和高温拉伸性能。详细阐明了TA15(B,Si)的高温变形机制，为钛合金的界面设计提供了见解，并为解决HIP引起的微观结构和机械性能退化提供了潜在途径。
