钛合金具有良好的强度水平,疲劳性能好,耐高温,耐腐蚀,可广泛应用于航空航天、生物科学及轨道交通等领域。TC4为典型的α+β显微结构,综合性能优异,是应用最广,产量最高的钛合金。但由于TC4钛合金热传导率低、高温下化学性质活泼,使得其加工困难,生产周期长。增材制造为TC4钛合金加工提供了新的研发方向。但增材制造TC4钛合金的主要问题在于制品的显微组织存在各向异性,这对产品的实际应用影响很大。因而,明确增材制造TC4钛合金制品各向异性产生的原因,揭示其影响规律,为工艺提供有益的指导与参考,对钛合金增材制造的技术进步与理论发展具有重要意义。本论文设计并完成了 TC4钛合金的增材制造实验和裂纹扩展实验。研究了增材制造TC4钛合金的显微组织特点以及不同热处理工艺后其组织和平均硬度的变化,分析了产生变化的原因。根据国标GB/T 6398-2000,开展了 TC4钛合金的裂纹扩展实验,使用Paris方程建立了裂纹扩展速率的数学模型。比较了 TC4钛合金增材制造样品与锻件样品显微组织、裂纹扩展路径、裂纹扩展速率的区别,讨论了造成区别的原因。论文的主要结果包括:（1）增材制造TC4钛合金的宏观组织主要为垂直于沉积方向的粗大β柱状晶,柱状晶长度跨越几个到十几个沉积层厚度。合金的显微组织呈典型的魏氏组织特征,β晶粒边界完整清晰,晶界α相连续明显,晶内α相呈粗片状规则排列。冷却速度越快,得到的α片越窄。当冷却速率很高时,可能得到针状马氏体α’相。魏氏组织的拉伸塑性和疲劳性能较低。（2）随着热处理温度的升高,TC4样品组织逐渐粗化,样品的硬度先升高后降低,在800℃左右达到峰值。采用800℃空冷1 h的热处理工艺制备裂纹扩展实验样品。发现样品沿晶断裂和穿晶断裂的裂纹扩展路径有较大差异,沿晶断裂路径平直,扩展速率快,而穿晶断裂裂纹扩展路径曲折,存在二次裂纹,能量损失高,扩展速率慢。（3）沿晶断裂萌生阶段裂纹扩展方向各异,发展阶段可观测到明显的晶界,且晶界处疲劳条带密集,方向大致相同;穿晶断裂萌生阶段和发展阶段的细小裂纹扩展方向各异,产生的二次裂纹高低不平。采用Paris方程分析裂纹扩展行为,可知裂纹扩展速率主要取决于显微组织及应力加载方向。裂纹沿晶断裂速率比裂纹穿晶断裂速率更快,应增材制造中尽量避免。（4）锻件产品的显微组织为魏氏组织,粗大的显微集束会影响裂纹扩展方向,使裂纹扩展速率不稳定,造成应力集中并产生二次裂纹,分散主裂纹扩展的能量。二次裂纹的产生和裂纹闭合效应也是裂纹扩展速率不稳定的重要原因。