微觀結構片層微觀結構粗糙度分析圖像顯微鏡
鈦合金比較特殊的是，在強度相近的情況下，有最高拉伸韌性的微觀
結構卻并沒有最高的斷裂韌性。實際上在強度保持不變的情況下，柔度和
韌性之間的關系通常是相反的。其原因是復雜的，一個因素是鈦合金類似
高強度鋼或高強度鋁合金中的構成相，其中通常不包含諸如硫化物、碳化
物和碳氧化物等第二雜質相。這些顆粒通常會促進裂紋的擴展，尤其是在
高強度的情況下。另一個因素是在維持韌性斷裂模式下控制鈦合金中斷裂
路徑的能力。在裂紋擴展需要的固有能量不變的情況下．裂紋路徑曲折度
的增加會增加其韌性。
鈦合金圓鋼的疲勞強度通常和屈服強度在一個量級上，而含缺口試棒的
強度和拉伸韌性的量級符合得很好。正如前面所討論的，微觀結構對于屈
服強度有較大的影響，所以它也對圓鋼的疲勞強度有相似的影響。微觀結
構同樣影響拉伸韌性，相同強度的層狀結構韌性總比等軸結構的低。韌性
與缺口疲勞強度間的關系因為屈服強度的同時變化而變得更加復雜，因而
其趨勢不如屈服強度和圓鋼之間的關系明顯。
疲勞裂紋擴展速率同樣取決于微觀結構，因為它對裂紋穿過材料時的
路徑有很大的影響。在全片層微觀結構中，裂紋路徑更為曲折。因此在裂
紋生長過程中，其方向不斷發生變化，減緩了其增長速率。曲折的裂紋路
徑導致斷裂面非常粗糙。這種粗糙性造成了卸載過程中相對斷裂面之間的
相互干涉。因此需要一些外部加載將相對斷裂面重新分離，使得“驅使”
裂紋擴展的力小于全部的加載。該影響通常稱為粗糙誘導閉合，其最終影
響為給定外部循環加載和裂紋長度
理解微觀結構對鈦合金疲勞特性的巨大影響是非常重要的。通過選擇
恰當的加工方法，即能獲得疲勞極限應用中的理想微觀結構。顯然，確定
特定組分是受總體循環壽命還是裂紋增長速率的限制是非常重要的，通常
這由相關的設計原理來確定。
