近年来,随着损伤容限设计思想的深入,工程应用对钛合金的综合性能提出更高要求,即在考虑材料强度满足工程应用的前提下,要求钛合金具有较高的断裂韧性、冲击韧性以及抗疲劳裂纹扩展性能,而β锻造能够更好地满足该需求。与α+β锻造组织相比,β锻造获得的片层组织具有更优异的韧性和抗疲劳性能。然而,经过β锻造后,钛合金显微组织形态及晶体取向均呈现各向异性。对显微组织及力学性能各向异性研究是工程应用的必要基础。作为α+β型与近α型钛合金,由于其具有中强高韧的性质,实验上通常获得平面应力-应变断裂韧性（KQ）,而KQ不能准确反映断裂韧性。通过样品开裂的过程划分,可以将韧性分为起裂韧性、扩展韧性,而起裂韧性又进一步受到内在增韧和外在增韧机制的影响。对于内在韧性,它主要由材料的物理性质决定,而外在韧性主要由断裂机制决定。基于裂纹扩展阶段和内在增韧、外在增韧机制的研究,有助于深入理解影响钛合金韧性的不同因素,但目前相关研究特别是β锻造钛合金各向异性的研究较少。本文研究了α+β型钛合金显微组织与力学性能各向异性。利用示波冲击方法表征了冲击韧性萌生能与扩展能,采用J积分方法表征裂纹扩展不同阶段韧性及内在、外在韧性。结合显微组织各向异性分析,进一步建立了显微组织和力学性能的关系,得到的主要研究结论如下:1)对于β锻造Ti-6Al-4V（Ti64）合金,饼材上下表面均存在约10 mm的变形死区,这一区域原始β晶粒边界清晰,屈服强度较高。从表层至中心面,饼材组织由球状晶粒逐渐演变为扁平状晶粒,且晶粒的长宽比逐渐增加。饼材组织为片层组织且晶界呈破碎、弯折状。2)Ti64合金饼材中存在α相＜0001＞//RD（径向）织构与＜11-20＞//AD（轴向）织构,β基体存在＜001＞//AD与＜111＞//AD织构。镦粗变形死区以外,RD表层至中心拉伸性能基本保持一致。在饼材中心位置,RD相较于AD具有更高的屈服强度与延伸率。这是由于＜11-20＞//AD织构促进了AD样品柱面滑移的激活,降低了AD的屈服强度。此外,AD垂直于原始β晶粒长轴,使得裂纹更容易水平扩展,因此降低了AD的延伸率。3)对比了不同取样方向Ti64合金冲击韧性的萌生能、扩展能与起裂韧性的内在韧性与外在韧性变化规律,结果表明,R-A（样品加载力为径向-样品裂纹扩展方向为轴向）＞R-T＞A-R。Ti64合金的冲击韧性受萌生能主导,而萌生能与扩展能的各向异性程度相近。起裂韧性的内在韧性与外在韧性各向异性较为明显,其中内在韧性主要受样品裂纹尖端塑性区尺寸的影响,即塑性变形影响样品的内在韧性。扁平的原始β晶粒形貌对不同取向试样的裂纹尖端塑性区尺寸有显著影响,因此导致了内在断裂韧性各向异性的产生。而外在断裂韧性主要受裂纹曲折程度的影响。其中破碎的晶界对裂纹无明显阻碍作用,而集束对裂纹偏折的影响较大,导致了R-A方向具有最高的外在断裂韧性。对于A-R方向,扁平的原始β晶粒长轴平行于裂纹扩展方向,导致大量片层与该方向平行。当裂纹扩展方向与片层平行时,将形成解理面,从而降低这一取向的外在断裂韧性。4)对比了不同取样方向β锻造Ti-6Al-3Nb-2Zr-1Mo（Ti6321）合金冲击韧性的萌生能、扩展能以及断裂韧性的起裂韧性、扩展韧性变化规律。相比于α+β型Ti64合金,Ti6321合金具有更高的韧性。与Ti64合金相反,Ti6321合金的冲击韧性受扩展能主导,且各向异性较为明显;Ti6321合金的起裂韧性各向异性较弱,而扩展韧性各向异性较为明显。此外,Ti6321合金的延伸率、冲击韧性、断裂扩展韧性的各向异性程度大于Ti64合金,而屈服强度、断裂起裂韧性的各向异性程度小于Ti64合金,这主要与两种合金的相比例、合金成分差异相关。