一种细化增材制造钛合金晶粒的装置，属于增材制造技术领域。该装置包括气氛保护箱、增材制造系统、外力体积形变系统、气体供应系统和控制系统；气氛保护箱为密闭箱体，箱体一侧设置有混合气体进口，其相对一侧设置有出气口，在混合气体进口处连接有气体供应系统，用于向气氛保护箱提供气体；所述的气氛保护箱的箱体内设置有增材制造系统的工作部分和外力体积形变系统的工作部分。该装置还包括氢气浓度监测设备、氢气浓度报警设备、气压传感器、温度调节板、移动平台和红外线相机；上述设备均设置在气氛保护箱内。采用该装置进行增材制造钛合金晶粒的细化过程，具有细化晶粒、效率高、方便实现的特点。