作为重要的金属增材制造技术之一,激光熔化沉积技术基于逐层堆积制造的原理,能够实现具有复杂结构零件的成形,同时缩短生产周期,近年来受到越来越多行业的关注。已经开发出许多适用于激光熔化沉积的金属材料,其中TC4钛合金由于具有优异的综合力学性能在航空航天工业、船舶和汽车等领域被广泛应用。然而,激光熔化沉积过程中,高能激光束与材料复杂的相互作用,形成细小且混乱编织的微观组织,导致TC4钛合金高强度但低塑性,尤其是与损伤容限性能直接相关的抗疲劳裂纹扩展能力亟待改善。本文采用激光熔化沉积技术制备TC4钛合金样品,样品在不同温度下进行了热处理,通过OM,SEM,XRD等材料分析测试方法研究了微观组织和显微硬度、静态拉伸性能的关系。重点研究了疲劳裂纹扩展行为的各向异性,测试了XY、ZY和YZ三个取样方向的疲劳裂纹扩展速率,通过Paris方程分段拟合确定了ΔKT值,观察了裂纹扩展路径和断裂面形貌,探讨了微观组织和残余应力对疲劳裂纹扩展行为的影响。主要结论如下:（1）在完全熔化到凝固的过程中,TC4钛合金经历α+β→β→液相→β→α+β/α’相变过程。针状α’马氏体在高的冷却速率下形成,高的温度梯度和凝固速率导致初生β晶沿沉积方向柱状生长。850-900℃热处理后,α’分解为α+β,β相在粗化的α相界面之间形成。当热处理温度为1050℃时,柱状β晶转变为等轴胞状晶,内部形成精细的魏式组织。（2）针状α’马氏体导致沉积态试样具有较高的强度和较低的塑性,900℃热处理后α’马氏体被分解,使得塑性得到显著改善（延伸率提升80%左右）。静态拉伸过程中,柱状β晶晶界会阻碍α相的位错和滑移,导致水平取样的延伸率低于竖直取样。（3）沉积态和热处理试样的ΔKT分别为13.6 MPa（?）和15 MPa（?）。当ΔK小于ΔKT时,裂纹尖端受到柱状β晶和单轴残余应力的影响,在ZY方向上,边缘拉伸残余应力降低了沉积态试样的抗疲劳裂纹扩展能力。对XY取向,柱状β晶对疲劳裂纹扩展速率的影响是全面的,而对YZ和ZY取向的影响是局部的。当ΔK大于ΔKT时,裂纹扩展受到材料固有抗疲劳裂纹扩展能力的影响。