钛及其合金应用十分广泛,主要是由于因其密度小、比强度高、耐蚀性等优点。TC4-DT钛合金作为一种新型的损伤容限型中强钛合金,由于间隙元素含量较低,断裂韧度较高、裂纹扩展速率较低,因而备受关注。在构件的使用过程中,疲劳失效是最危险的一种失效方式,因此研究TC4-DT钛合金的疲劳行为至关重要。本文对TC4-DT钛合金的室温高周行为和室温低周行为进行了研究,建立了不同模型对疲劳寿命进行了定量表征,对疲劳断裂机理进行了分析。通过Bootstrap自助法对疲劳寿命的小样本数据进行了扩充,通过加权最小二乘法解决了疲劳寿命的异方差性问题。在室温下进行的高周疲劳试验,其应力集中系数的值分别为1、3、5,应力比的数值为-1和0.5。结果表明,疲劳极限的降低是由应力比降低或应力集中系数的升高造成的,并且应力集中系数越小,对数疲劳寿命随应力幅增大而降低的速率越大;以光滑试样在应力比为-1时数据为基础,建立了幂函数式、指数式、Zheng公式、三参数幂函数式的疲劳寿命预测模型,结果表明三参数幂函数模型对疲劳寿命的估计更加准确;采用三参数幂函数模型对其他加载条件下的数据进行拟合,并对不同应力比下的数据进行了归一化处理,建立了应力比等效为-1时的模型。对T4-DT钛合金的高周疲劳断裂机理进行了研究,结果发现光滑试样和有缺口试样在应力比为-1时,裂纹源均是由于位错的滑移而在试样表面萌生的;有缺口试样在应力比为0.5时裂纹源萌生于试样表面和试样内部。在TC4-DT钛合金的高周疲劳扩展区有疲劳条带和二次裂纹出现,瞬断区存在等轴韧窝,属于微孔聚合型断裂。在室温下进行低周疲劳试验,应变幅值设置为0.6%~1.4%。数据表明,循环次数随着应变幅值的增长而明显下降;在应变幅为0.6%的情况下,循环次数为20000次,而在应变幅为1.4%时,循环次数仍能保持1000次,疲劳寿命优于普通TC4-DT钛合金和网篮状的TC4-DT钛合金;建立了三参数Weibull分布模型,通过右逼进法迭代求解得到了Weibull分布的位置、形状、尺寸参数;形状参数为26.262,接近低周疲劳极限,与实验数据较为符合,相关系数为0.999;建立了Manson-coffin方程和三参数幂函数模型,对低周疲劳寿命进行了定量表征,两种模型都能准确描述室温下的低周疲劳试验,其中三参数幂函数模型相关系数高于0.954,精度更高。研究了应变幅值对低周疲劳断裂机理的影响,发现应变幅值增大时,裂纹源由试样表面萌生转变为材料内部萌生,当应变幅值为1.4%时,出现多出裂纹源,这是由于第二相夹杂物的存在导致的;裂纹扩展区存在明显的疲劳条带及二次裂纹,瞬断区有大量韧窝存在,且韧窝密度和深度随应变幅值增大而增加,属于典型韧性断裂。通过Bootstrap自助法扩充了样本容量,并采用传统成组法以及自助法得到的数据对幂函数式的模型进行了回归分析,得到了存活率50%、84.13%、95%、99%下的应力寿命关系;自助法得到的数据方差更小,更稳定,Bootstrap自助法可以显著改善疲劳寿命数据分散性的问题,提高寿命预测的准确度;基于Bootstrap自助法进行加权最小二乘法处理,得到了不同加载条件及不同存活率下的协方差矩阵和P-S-N线性回归模型;结果表明该方法得到的P-S-N线性回归模型的相关系数R更大,在0.987~0.991之间,且残差分布均匀,有效改善了方差不满足齐性的问题。