近年来,由于以钛合金为材料的加工零部件具有轻量化、高可靠性和长服役寿命等优点,使其在航空及国防等领域的使用率逐年提高。然而由于钛合金的高硬度和脆性使其加工性能极差,难以获得理想的切削表层,而钛合金零件疲劳失效时的疲劳裂纹多起始于表面或表层部位。因此,切削表层特性的研究对提高钛合金零件的抗疲劳性能具有重要意义。本文以Ti-6Al-4V和TA2为研究对象,探究高速切削钛合金表层特性对疲劳性能的影响规律,主要研究方法和成果如下:1.对Ti-6Al-4V进行单因素车削试验,对切削后的表面形貌进行观察,探究高速切削Ti-6Al-4V表面形貌的形成规律。对不同切削表面形貌的疲劳试样进行高周疲劳试验,并结合Peterson模型探究高周疲劳寿命对切削加工形貌的敏感度,研究表明:有效应力集中系数K_f随表面形貌的恶化而逐渐增大,有效应力集中系数K_f与疲劳寿命之间呈反比关系;Ti-6Al-4V的高周疲劳断裂形式存在塑性断裂,表面形貌的加工质量越差,韧窝尺寸越大、深度越浅、塑性断裂程度越大。2.针对钛合金切削表层的高温氧化现象,对TA2和Ti-6Al-4V进行对比研究,设计高速切削试验,对切削表面氧化层进行观察,结合第一性原理计算分析钛合金的切削表面氧化层形成机理。研究表明:氧原子在两种材料体系表面均发生氧化反应,氧原子在Ti-6Al-4V中的渗透及结合能力更强,因此Ti-6Al-4V的氧化层更厚;Ti-6Al-4V体系中氧原子优先与铝原子反应生成少量Al₂O₃,并且仅存在于最外层,后与钛反应生成TiO₂,TiO₂在氧化层中所占比例较大。3.针对切削表面氧化层形成机理的研究结果,对有氧化层和无氧化层的两种情况下的Ti-6Al-4V和TA2试样进行高周疲劳试验,分析两种材料在这两种情况下疲劳性能的差异。研究表明:Ti-6Al-4V和TA2的有氧化层的试样寿命远低于无氧化层试样;Ti-6Al-4V有氧化层试样的疲劳源在氧化层处萌生,并且有氧化层试样的瞬断区大于无氧化层试样;TA2无氧化层试样比有氧化层试样裂纹萌生和扩展的更缓慢,有氧化层试样的瞬断区的失效形式为脆性断裂,无氧化层的试样的瞬断区的失效形式为混合型韧性断裂。