1、钛的组织与结构特征
钛具有两种同素异构晶体，即低温时的密排六方结构(α-Ti)和高温下的体心立方结构(β-Ti)。高纯钛和工业纯钛在缓慢冷却退火后，均可获得规则的或者锯齿状的多面体 α 晶粒组织。但快速冷却时，所得的组织有所不同。高纯钛快冷时，发生马氏体相变，其形态变化不大，只是晶界不完整，呈锯齿状；工业纯钛快冷时，得到针状的α'组织，缓冷时得到条状的 α 组织。另外，钛受污染时，在缓慢冷却过程中，发生 β 转变 α 时，α-Ti 形成片状，沿各片的边界分布着细小的第二相，它是合金化沉淀和基体不一样的 α 相。第二相的数量随杂质含量的增加而增加且在工业纯钛中约占 1%。经变形并在 α 相区退火后，钛的组织为多角形的晶粒。
工业纯钛的铸锭经变形加工后，在 β 相变点一下退火，再结晶后得到等轴晶粒组织。
2、 钛合金的分类及显微组织
根据不同的方法可以将钛合金分为不同类型。钛锻件生产厂家按照亚稳定状态相组成可分为α 型、近 α 型、α+β 型、近 β 型、亚稳定 β 型和 β 型钛合金；按照退火后的组织特点可分为 α 型、α+β 型以及 β 型钛合金三类。
在生产实践中，钛合金材料的使用价值、使用范围以及寿命取决于合金材料的力学性能，不同的组织相对应着不同的力学性能，TC4 合金材料的化学成分、锻造工艺、热处理控制参数决定组织形态。按照非淬火组织特征不同可分魏氏体组织、网篮组织、双态组织和等轴组织，各种组织如图1所示。不同热加工工艺和热处理控制工艺使两相的比例、形态以及相界面存在非常大的差异，从而导致力学性能差别较大。
魏氏体组织：在 β 相区进行退火处理或在 β 相区进行变形加工处理(一般变形程度程度小于 50%)。在 β 相区压力加工时，温度高，β 晶粒容易长大。因此魏氏体组织具有粗大等轴的原始 β 晶粒。清晰的 α 网分布在原始 β 晶界上，α 相以长条状有规则的从原 β 晶界向晶粒内生长，条形 α 内以 β 存在，最后的长条 α+β是通过 β 晶粒转变而成的显微组织。魏氏体组织的突出缺点就是塑性较低，和其他类型组织相比，断面收缩率尤为突出。其原因是原始 β 晶粒粗大，且晶界以网状存在。高的断裂韧性是魏氏体组织的优点。因为 α 束域取向不同，断裂过程中，断裂只有沿 α、β 相界面发展，此时裂纹扩展需剪断枞横的 α 束而消耗吞噬能量，裂纹扩展受阻。
网篮组织：尺寸短小且各丛交错排列，有如编织网篮的形状的组织称网篮组织。两相钛合金在(α+β)/β 相变点附近进行变形加工（一般变形量 50%～80%），或在 β 相区变形处理，而变形终止在(α+β)相区。网篮组织的塑性及疲劳性能高于魏氏体组织，在高温长期受力部件通常采用网篮组织代替魏氏体组织。
双态组织：由等轴状的初生 α 和 β 转变组织的片状 α 组成的两种形态的组织称为双态组织。(α+β)相钛合金在两相区进行加工变形，再加热到两相区进行冷却处理得双态组织。双态组织的等轴初生 α 一般在 50%以下，其余的为次生片状 α（β 转变组织）。这种组织的性能随所含初生 α 数量不同，塑性和疲劳强度随着变化。
等轴组织：双相钛合金在两相区进行热变形处理时，加工温度高，变形过程中 α 相 β 相相继发生再结晶，从而获得完全等轴的 α+β。次生片状 α 分布在含量超过 50%以上的初生 α 基体上。初生 α 的数量随变形温度的降低而升高，位错密度则是随变形温度的升高而减少。变形温度低或者变形量大时，再结晶进行得不够充分，因此初生 α 和次生 α(β 转变组织)沿变形方向存在。对这种变形后的组织在两相区再结晶退火，能得到等轴状的初生α 。
等轴初生 α 组织的性能特点主要就是提升材料的塑性，对强度有一定程度的影响，且塑性这个力学指标随等轴初生 α 的含量增加而显著上升趋势。疲劳性能指标也与等轴初生 α 数量直接有关。同时，材料的力学性能与等轴初生 α 的晶粒尺寸密切相关，晶粒均匀细小的钛合金组织，塑性和疲劳上升。晶粒尺寸小，单位体积内晶粒数量多，晶界的比例相应增加。由于晶界强度低于晶内，使晶界滑动易于进行，参与滑移的晶粒增加且晶粒之间变形协调性得到改善，不利裂纹萌生和扩展，从而表现很高的塑性变形。
初生片状 α 数量在等轴组织中所占体积百分比最多，而初生片状 α 数量在双态组织中百分比最多。但当初生片状 α 数量低于 50%时，究竟属双态组织还是属于等轴组织，已无原则区别。因此，有的书中也将双态组织称为等轴组织 。
根据上述组织的性能特点，对两相合金典型四种组织的性能特点进行对比如表2。
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