TC4钛合金由于具有质轻、比强度高、无磁无毒、生物相容性好和耐体液腐蚀等特点,被广泛用于制造头颅骨、心脏盒、人工关节、血管支架、假肢、种植牙等生物植入材料,是现今应用最广泛、最有前景的生物医用钛合金材料之一。为满足高的寿命要求,构件应具有较高的断裂韧性和较低的疲劳裂纹扩展速率,而TC4钛合金作为医用人造骨植入时,在人体组织液的腐蚀环境下服役其断裂韧性和疲劳裂纹扩展速率必将受到影响。目前对TC4钛合金在空气中损伤容限的研究很多,而在人体模拟液（SBF）环境下不同显微组织的TC4钛合金的断裂韧性和疲劳裂纹扩展速率的影响规律和作用机制尚未有明确的阐述。本文对这一问题进行研究,为扩展TC4钛合金在医用领域的实际应用提供理论依据。本文通过调整热处理制度得到TC4钛合金的等轴组织、双态组织和不同片层厚度的片层组织。利用岛津EHF-F1液压伺服疲劳试验机、万能试验机在空气和SBF两种介质中测定断裂韧性J;利用MTS810液压伺服疲劳试验机在空气和SBF两种介质中疲劳裂纹扩展速率双对数曲线及Paris公式。分别利用JSM-6510A扫描电子显微镜和Ultra Plus型场发射观察断裂韧性和疲劳裂纹扩展速率断口形貌。利用OLYMPUS-OLS 3000激光共聚焦显微镜观察合金的裂纹扩展路径。研究发现:（1）对于单相区+两相区多重热处理得到的片层组织,降低单相区热处理冷却速率、降低两相区热处理冷却速率、提高两相区热处理温度均可以增加片层厚度。在TC4钛合金在单相区热处理后冷却方式为空冷和炉冷时,显微组织分别为长条状初生α片层中间分布着短粗状次生α片的双片层结构和无明显次生α片的单片层结构。（2）在同一介质中,等轴组织、双态组织、片层组织的TC4钛合金的断裂韧性依次增高;在片层组织中,1.90μm≤片层厚度≤2.81μm时,TC4钛合金的断裂韧性随片层厚度的增加而增大。（3）等轴组织、双态组织、片层组织在空气中的断裂韧性均高于SBF中的断裂韧性;其中SBF对等轴组织和双态组织的断裂韧性值影响较小,对片层组织影响较大;在片层组织中,1.90μm≤片层厚度≤2.81μm时,α片层越厚,SBF对断裂韧性的影响越大。（4）在空气中,等轴组织、双态组织、片层组织的TC4钛合金的裂纹扩展速率逐渐降低。在SBF中,ΔK<6.2MPa·m^0.5时,疲劳裂纹扩展速率由高到低依次为等轴组织>双态组织>片层组织;6.2MPa·m^0.5<ΔK<15MPa·m^0.5时,疲劳裂纹扩展速率由高到低依次为等轴组织≈片层组织>双态;在快速扩展区,三种组织的da/dN曲线基本重合。（5）等轴组织、双态组织、片层组织的TC4钛合金在（36.5±0.2）℃的SBF中的疲劳裂纹扩展速率均高于空气中的裂纹扩展速率;其中SBF对片层组织的疲劳裂纹扩展速率的影响较大,对等轴组织和双态组织的影响较小。