鈦合金棒的疲勞及斷裂性能在決定合金的使用壽命方面占據著十分重要的位置。多年來國內外曾對其進行了研究，探討鈦合金棒的疲勞和斷裂機制，以及它們與各種冶金因素之間的關系。由于問題本身的復雜性及初試驗數據的分散，一些實質性問題仍然不清楚，觀點也未完全統一，這里只介紹某些代表性結論。

鈦合金棒的疲勞壽命和其他材料一樣，取決于疲勞裂紋生核幾率和裂紋的擴展速率。根據對純鈦的研究，疲勞裂紋大多在滑移帶內和孿晶界面處生核，但對于Ti—6AI—4V這類型合金，在低應力條件下，a相和b相界面則是比較薄弱的環節，只是在高應力水平，滑移帶內生核幾率才明顯增加，提高試驗溫度也有類似作用，為了提高疲勞性能，對a十b型鈦合金棒，通常希望獲得細小的等軸a十b組織，而且b相好呈游離狀態，以減少a／b相界面面積。另外，細晶粒滑移比較均勻，滑移自由路程短，可減輕因位錯塞積而造成的應力集中；同時細晶對孿晶也有較大的約束作用。反之，粗晶魏氏組織由于疲勞裂紋形核容易，故疲勞強度較低。晶粒尺寸對Ti—6A1—4V合金光滑試樣和缺口試件疲勞性能的影響。

在存在缺口、應力集中的情況下，晶粒度影響減小，因為此時疲勞壽命主要取決于裂紋擴展速率，而純鈦的實驗結果表明裂紋擴展速率與晶粒尺寸無密切關系。