航空发动机叶盘类锻件的疲劳与断裂往往导致灾难性的后果，因而得到了工程界和学术界的广泛重视。作为本文的研究对象，TC17钛合金是我国高推重比先进航空发动机叶盘类锻件的重要候选材料。对于该材料，目前有三种典型加工工艺用于制造叶盘类锻件：传统的常规两相区锻造工艺、β锻造工艺以及用于双性能整体叶盘的可控应变法加工工艺，分别获得三种典型的微观组织，即等轴组织、网篮组织和球化组织。TC17合金三种典型组织的疲劳与断裂性能是决定该材料能否用于先进航空发动机叶盘类锻件制造亟待解决的问题。为此，本文系统地开展了三种典型组织的拉伸与疲劳断裂的规律和机理研究，主要的研究内容和结果如下：　　通过原位拉伸与EBSD技术相结合的实验方法，研究揭示了三种典型组织在准静态载荷下的滑移变形机理与断裂行为。位错滑移机制是TC17合金的主要变形机制，材料的宏观屈服伴随着组织中滑移线的大量出现。等轴组织中，变形中开动的滑移系包括基面滑移、柱面滑移和一次锥面滑移，其中以基面滑移和柱面滑移为主。初生α相承载了大量的变形，最终在α颗粒与β转变基体的界面处形成微孔洞或微裂纹；网篮组织中，变形过程中开动的滑移系种类与等轴组织中相同，但开动的滑移系以基面滑移为主。位错滑移可穿过时效β基体进行而不改变滑移方向，α丛域与β晶界是影响滑移变形的两个最主要组织特征参数，滑移线方向在经过晶界和α丛域边界时发生明显转折；球化组织中有基面和柱面滑移系在变形过程中开动，开动的滑移系以柱面滑移为主，未有锥面滑移系启动，微裂纹多在α相中的滑移带内形成，原始β晶粒的影响仍然存在，微裂纹的分布对β晶粒具有选择性。　　通过升降法测试了三种典型组织的高周疲劳性能，发现三种组织的疲劳极限存在显著的差异，网篮组织的疲劳极限最低，为558MPa，等轴组织居中，为583MPa，球化组织疲劳极限最高，为633MPa；断口分析表明，TC17合金的高周疲劳裂纹均起源于试样表面，等轴组织和球化组织断口上均只有一个裂纹源，疲劳源区的典型特征为解理小刻面的存在，而网篮组织断口上存在双源的现象，源区有α片层交织的形貌特征。组织类型对断口形态有明显影响，等轴组织的断口十分平整，裂纹路径平直，分支较少，而网篮组织的疲劳断口较为粗糙，表面起伏较大，疲劳裂纹分支较多，二次裂纹遍布裂纹扩展的各个阶段。球化组织断口的宏微观特征介于等轴组织与网篮组织之间。三种组织断口上均可观察到典型的疲劳条带特征，但条带形态受微观组织的影响，具有显著差异。　　重点研究了网篮组织的高周疲劳性能，研究发现，TC17合金网篮组织的高周疲劳性能存在明显的“尺寸效应”，即材料的高周疲劳性能随锻件尺寸增大而出现显著降低的现象。定量金相学研究认为，β锻造工艺获得的网篮组织特征参数对锻件尺寸十分敏感，随着锻件尺寸增大，组织中的原始β晶粒、晶界α相、晶内片针状α相均会发生显著粗化，疲劳裂纹起始位置逐渐由晶内细针状α相界面转变为晶内粗大α相和晶界粗大α相界面，导致疲劳性能劣化。基于分析结果，本文提出了从工艺上降低尺寸效应负面影响的有效措施。　　采用先进的原位疲劳加载技术，开展了TC17合金三种典型组织的原位疲劳与短裂纹行为研究，从微观组织的角度揭示了三种组织中的短裂纹行为。研究发现，短裂纹扩展模式在不同微观组织中有显著不同。在等轴组织中，等轴α相与β基体界面对短裂纹扩展的阻力较大，短裂纹以绕过等轴α相扩展为主，切过等轴α相为辅，转变β基体中的片状α形态对裂纹路径和扩展速率有显著影响；在网篮组织中，短裂纹则以绕过片状α相边缘、切过片状α相、沿片状α相与β基体界面三种方式进行扩展；在球化组织中，短裂纹扩展以切过球化α相为主，短裂纹扩展速率随裂纹长度增加稳定增长。短裂纹扩展行为的研究为理解三种组织TC17合金疲劳性能的差异提供了重要依据。　　通过CT试样的疲劳裂纹扩展速率测试研究了不同组织TC17合金的宏观疲劳裂纹扩展行为。结果显示，微观组织类型对TC17合金抗疲劳裂纹扩展能力具有显著影响，网篮组织的抗裂纹扩展能力最优，球化组织次之，等轴组织最差。基于Paris公式，本文建立了三种典型组织TC17合金的疲劳裂纹扩展寿命预测模型。通过模型预测分析发现，典型条件下网篮组织中的临界裂纹长度为等轴组织中的2.6倍，剩余扩展寿命为等轴组织中的1.58倍。因此，提高抗宏观疲劳裂纹扩展能力对于提高TC17合金损伤容限性能具有重要意义。　　揭示了三种典型组织的疲劳裂纹扩展机理和抗裂纹扩展性能差异的原因。等轴组织中，裂纹在等轴α相中以疲劳条带形式扩展，且扩展速率高于裂纹在转变β基体中的扩展速率；网篮组织中，原始β晶粒对裂纹扩展路径影响较大，主裂纹多在原始β晶界位置发生偏折，裂纹路径曲折，分叉较多；球化组织中，粗大的原始β晶粒经过再结晶得到显著细化，β晶粒对裂纹扩展的影响基本消除。疲劳裂纹偏折和分叉对裂纹扩展具有显著的阻滞作用，三种微观组织中裂纹偏折和分叉程度的差异是导致其裂纹扩展速率差异的原因。