采用光学显微镜、电子背散射衍射和透射电子显微镜等研究了大厚截面的Ti65合金饼坯锻件力学性能以及在650℃/240 MPa条件下不同位置和同一位置不同持久时间停机后的位错演变规律。结果表明：大厚截面的锻件从边缘到心部的拉伸和持久性能存在较大差异，当距表面距离从0 mm增加至30 mm（锻件厚度的1/4）时，室温和650℃抗拉强度分别从1203 MPa和704 MPa降低至1081 MPa和652 MPa，持久断裂时间从66 h提升到161 h；当距表面距离从30 mm增加至60 mm（锻件厚度的1/2）时，抗拉强度和持久性能基本保持不变。从持久初期至持久后期，可以发现等轴α相与片状α相中的位错密度均显著升高，高密度的位错主要集中于片状α相界面处。大应力持久条件下位错可以直接穿过硅化物，厚片层α相内部弥散分布的α2相有利于持久性能的提升。