實驗選用厚度為0.7 mm、經退火處理的Ti-6Al-4V合金軋制板材，其化學成分（質量分數）為0.016 C、0.01 N、0.18 Fe、6.13 Al、3.80 V、0.16 O、0.003 H、余量 Ti。將實驗用Ti-6Al-4V合金板材經切割、拋光、超聲波清洗后，用10 mL氫氟酸+5 mL硝酸+85 mL蒸餾水的混合溶液刻蝕得到用于掃描電鏡觀察的試樣。室溫拉伸試樣的制備根據ASTM E8/8M-11標準，拉伸應變速率為1 mm/min。采用有限元方法，模擬α相和β相在變形過程中的應力大小和分布，結合顯微組織和力學性能數據，分析Ti-6Al-4V合金的時效機制。研究發現：Ti-6Al-4V合金板材發生韌性斷裂的原因是斷裂前在α/β兩相界面靠近α相一側形成的顯微空穴發生了剪切斷裂。從有限元模擬和測試結果來看，該α/β兩相合金斷裂失效機制與典型的韌性斷裂相近。GTN模型表征α基體的結果表明，模擬和實驗所得到的應力-應變曲線擬合較好。實驗還發現，β晶粒的相對變形將導致α基體發生局部大變形，對材料最后階段的斷裂過程起主導作用。本研究提出的模擬方法還可應用于研究異質形核組織形態對該合金韌性斷裂性能的影響。