钛合金钻杆具有密度低、强韧性好、耐疲劳及腐蚀性能好等优点,是当前油气工业研究的热点。本文通过力学性能测试,OM、SEM、XRD、TEM等表征方法研究了热处理工艺对TA15X钛合金钻杆组织与性能的影响,并且对实物进行了评价研究。结果表明:TA15X钛合金钻杆材料铸态为片层组织,锻态为双态组织,挤压态为片层组织,T_α/β相变温度为970℃。在相变点之下压缩外力的作用下,片层组织位错密度增加形成亚晶界和热沟槽,β相切入α相使得片层组织球化。（1）随着退火温度的升高,强度提高,延伸率下降;空冷后片层α相体积分数下降,尺寸变细短,水冷之后β相转变的针状马氏体α′体积分数增加,且尺寸变细长,原始魏氏组织转变为近网篮组织。当退火温度为900℃的时候,强度提高100MPa,空冷后延伸率也可达13%,综合性能较好。双重退火之后,强度提高,韧性下降。（2）随着固溶温度的升高,片层α相转变为β相,并且片层α相的尺寸宽度变宽,强度降低,塑性升高,位错从α相上面滑移到α/β界面处,提高了强度。（3）时效处理后,TA15X钛合金钻杆材料的β晶粒尺寸增加,晶界清晰,α相集束现象消失,晶界α相消失,初始片层α相的尺寸变得越来越大,次生α相含量逐渐增加,强度都有所提高,延伸率有所下降。（4）随着时效温度的增加,强度先增加后降低,塑性降低。当热处理工艺为930℃/1h/WQ+500℃/6h/AC时,R_m=1236MPa,增加了27%,R_0.2=1146MPa,增加了29.5%,A=9.5%,具有优异的性能匹配;随着时效时间的延长,强度逐渐降低,塑性逐渐提高。当时效工艺为930℃/1h/WQ+600℃/6h/AC时,延伸率达到最高A=11.5%。（5）经过时效处理后在α/β相界面处发现存在大量位错塞积,从而提高合金强度,析出次生α相数量越多,越细小,强化作用越显著。实物TA15X钛合金钻杆的抗扭矩,抗外挤,拉伸性能满足105ksi钢级钻杆力学性能。高温性能良好,随着温度的升高,强度降低,塑性升高,在200℃环境下,材料依旧具有较好的力学性能R_m=847MPa,R_0.2=737MPa,A=14%,此时依旧满足105ksi钢级钻杆的力学性能;耐摩擦磨损性能相比于同钢级钢钻杆差。