在ＭＴＳ370液壓萬能試驗機和高頻疲勞試驗機測試材料的拉伸和疲勞性能，并利用光學顯微鏡和ＪＳＭ-6４60掃描電鏡觀察板材的組織結構及物相組成，并對疲勞試樣的斷口進行了觀察分析。
2、試驗結果與分析
2.1微觀組織
圖2為TA15板的顯微組織，橫向及軋面組織均為典型的雙態組織由初生α相和β轉變組織組成。由圖2可以看到，橫向及軋面組織也有一定的區別：軋面組織的初生α相近似等軸，晶粒尺寸為25～４5μｍ（圖2（ａ）），而橫向組織中的初生α相有明顯的方向性，初生α相為長條狀，這是由于在軋制過程中，橫向組織受到垂直方向的壓力，導致初生α相受到擠壓變形并產生一定的方向性。
圖3為TA15板材的電子背散射衍射（Ｅｌｅｃ-ｔｒｏｎＢａｃｋＳｃａｔｔｅｒｅｄＤｉｆｆｒａｃTiｏｎ，ＥＢＳＤ）相圖，其中不同襯度的區域晶格結構不同。與金相組織分析結果相同，顯微組織由α相和β相組成，初生及次生α相所占比例較高，β相所占比例較低。圖3中的黑點為數據掃描過程中出現的無效點。
2.2疲勞性能
在軋制后的TA15板材，切取試樣毛坯，加工成杯狀光滑疲勞試樣，測試了室溫下光滑試樣的高周疲勞性能，疲勞試驗在室溫大氣中進行，試驗波形為正弦波，頻率為117Ｈｚ，應力比犚＝0.1，根據升降法確定材料的疲勞極限。本試驗所選取的最大應力分別為625MPa，640MPa，645MPa，650MPa，675MPa，750MPa和800MPa，每一級應力選取2根試樣，取2根試樣結果的算數平均值作為該應力下的疲勞壽命［9-10］。結果表明試樣在σmax≤6４5MPa時，試樣經10 7次循環均未斷裂，故材料的疲勞極限為645MPa。由試樣在上述不同應力下的疲勞壽命結果可以得到TA15板的應力S-循環數N曲線，如圖４所示。
2.3疲勞斷口形貌
圖5為樣品在不同加載應力下的宏觀斷口形貌。由圖5可以看出，在不同應力水平下疲勞試樣低倍斷口總體特征相同，斷口均由裂紋源區Ⅰ、裂紋擴展區Ⅱ和瞬斷區Ⅲ3個不同區域組成，并且疲勞裂紋源均萌生于樣品表面。但是不同應力水平下疲勞斷口中，裂紋擴展區Ⅱ在整個斷口所占比例有所不同，圖5（ａ）（800MPa）中裂紋擴展區所占比例最小，圖5（ｃ）（650MPa）中裂紋擴展區所占比例最大，即TA15在疲勞試驗中，隨著應力水平的降低裂紋擴展區所占比例增加。
圖6為同一應力水平下試樣的斷口形貌圖（最大應力為750MPa），圖6（ａ）為斷口宏觀形貌，如圖6（ｂ）～（ｄ）分別為疲勞源、裂紋擴展區和瞬斷區的顯微形貌。由圖6（b）可以觀察到裂紋源區的微觀形貌呈現解理和沿晶斷口的特征，在圖6（ｃ）裂紋擴展區可以觀察到明顯的疲勞輝紋，同時瞬斷區呈現出韌窩和穿晶混合斷口特征。
3、結論
1）由板材的金相顯微組織圖及ＥＢＳＤ相圖的物相分析表明：TA15鈦合金板材橫向及軋面組織均為典型的雙態組織，由初生α相和β轉變組織組成，橫向及軋面的初生α相形態有一定的差異。
2）采用升降法利用高頻疲勞試驗機得到了在應力比R＝0.1時，TA15板材的疲勞極限為645MPa。
3）由疲勞斷口可以觀察到疲勞裂紋萌生于試樣表面，宏觀斷口形貌呈現典型的三個區域，即裂紋源區Ⅰ、裂紋擴展區Ⅱ和瞬斷區Ⅲ。各區域斷口微觀特征分別為裂紋源區主要呈現為沿晶的解理斷口，裂紋擴展區觀察到明顯的疲勞輝紋，瞬斷區則出現大量韌窩并表現出穿晶斷裂的斷口形貌。同時，對比不同應力條件下的疲勞斷口，可以發現隨著應力強度的降低，裂紋擴展區面積逐漸增加。
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