钛-铝层状复合板兼备钛的高强度、耐腐蚀和铝的轻质量等优点,广泛应用于航空航天等高技术领域。由于钛和铝两种材料的性能差异,且钛-铝层状复合板在轧制过程中会产生大的塑性变形,轧制钛-铝层状复合板的微观组织和力学性能具有各向异性。与均质材料相比,异质金属层状复合材料的各向异性机理更为复杂,不仅与各异质层的变形有关,也会受到复合板界面特性的影响。钛-铝层状复合板的各向异性会影响其构件的加工成形及服役性能。因此,迫切需要研究钛-铝层状复合板的各向异性。本文针对钛-铝层状复合板的各向异性,通过光学金相显微镜（OM）、扫描电子显微镜（SEM）、X射线衍射仪（XRD）和透射电子显微镜（TEM）等试验设备研究了沿0°、45°和90°方向的复合板界面微观形貌,分析了复合板冶金结合层的物相成分。结果表明,钛-铝层状复合板界面附近的铝层组织具有明显的各向异性,而界面和钛层组织的各向异性现象不明显。Ti/Al界面基本呈平直状态,并夹杂有少量的波纹形态。复合板的冶金结合层中仅有Ti Al₃金属间化合物生成。通过维氏显微硬度仪和万能电子拉伸试验机等对不同取向的钛-铝层状复合板的显微硬度、拉伸性能和结合强度等力学性能进行了分析研究,结果表明,钛-铝层状复合板的显微硬度、拉伸性能和结合强度均具有明显的各向异性。针对不同应力状态下钛-铝层状复合板的各向异性,通过复合板的孔形拉伸试验和断口扫描试验,研究了处于单向应力状态、平面应力状态的钛-铝层状复合板的力学性能各向异性。结果表明,引入圆孔,改变了复合板拉伸过程中的应力状态。在垂直于复合板拉伸轴线方向产生了一个附加的拉伸应力,从而使复合板处于平面应力状态。这种平面应力状态虽会使复合板沿圆孔周围产生应力集中,但却使复合板在圆孔附近区域沿不同方向的应力场分布更加均匀。有效弱化了复合板力学性能的各向异性。因此,平面应力状态下钛-铝层状复合板的力学性能各向异性较单向应力状态明显降低。针对不同退火工艺对钛-铝层状复合板的微观组织、力学性能及其各向异性的影响规律,通过保温时间3h、退火温度410℃、450℃、490℃、530℃和570℃的热处理试验,研究了退火温度对不同取向复合板的组织和性能的影响;通过退火温度490℃、保温时间1h、3h、5h、7h和9h的热处理试验,研究了保温时间对不同取向复合板的组织和性能的影响。结果表明,退火温度为490℃、保温时间为3h时的钛-铝层状复合板的综合力学性能最佳。