作为一种(α+β)型的双相钛合金,TC18因具有高的比强度、良好的耐腐蚀性、低的密度,特别是可达250mm的高淬透性等优点,而被广泛应用于制造飞机机身和起落架上的大型承力结构件。由于飞机上的这些钛合金承载结构件均在循环载荷下服役,因此,深入研究TC18合金的疲劳损伤行为及其疲劳开裂机理对于合金的安全评价与可靠性设计具有重要的意义。本研究通过不同热处理条件制备出具有四种典型组织结构的TC18合金：双态组织、网篮组织、等轴(α+β)相组织和等轴p相组织。分别采用60μm厚薄箔的弯曲疲劳实验和三点弯曲疲劳裂纹扩展实验,系统地研究了微观组织对TC18钛合金疲劳抗力的影响和网篮组织钛合金中疲劳开裂行为及微观机理。结合扫描电镜下的电子背散射衍射(EBSD)表征技术,从晶体学角度深入分析了疲劳裂纹在单一束集中穿越α/β相界面,在多个束集中穿过α相集束界面和初始β晶粒界面时的扩展规律。厚度方向仅含有单一组织结构单元的薄箔样品弯曲疲劳实验表明：网篮组织和双态组织的抗疲劳损伤性能最好,而等轴(α+β)相组织和等轴亚稳p相组织的抗疲劳损伤能力较差；裂纹萌生寿命主导了钛合金的疲劳总寿命。三点弯曲疲劳裂纹扩展实验结果表明：疲劳裂纹在一个集束内部会以交替穿越α/β相界和平行于α/β相界的“Z”字型路径向前扩展；其中,裂纹穿越β/β相界时会沿着α相的基面(0001)α或者锥面(1101)α扩展,而裂纹平行于相界面扩展时则沿着α相的柱面(1100)。或者p相的(213)β面进行。集束的取向及集束界面对疲劳裂纹扩展有阻碍作用。当集束界面一侧的集束内部裂纹面Schmid因子较小、裂纹难以继续向前扩展时,界面另一侧集束内部易于开动的滑移面上会重新萌生新裂纹,辅助前面集束内部的裂纹跨越集束界面；初始β晶粒晶界的空间取向是影响影响疲劳裂纹扩展的重要因素。当疲劳裂纹与β晶粒晶界的夹角较小时,易发生沿晶扩展。提出了一个晶体学模型,采用用裂纹面间角的概念量化裂纹沿晶扩展过程中晶界对裂纹的阻碍能力。