以原位轧制线弧增材制造TA15合金为研究对象，研究了退火态TA15合金的疲劳性能与疲劳断裂失效行为。结果表明，退火态TA15合金的轧向和纵向组织均以α/β片层交叠形成的网篮组织为主，局部存在等轴晶粒分布。通过对S-N曲线进行拟合，TA15钛合金疲劳极限为311 MPa。试样断口包含疲劳裂纹源区、疲劳裂纹扩展区和瞬断区。裂纹均从表面萌生，同时裂纹扩展区存在大量的疲劳辉纹和二次裂纹，瞬断区由等轴状的韧窝构成，呈现典型的准解理断裂特征。在低循环应力下，裂纹主要穿过或沿着α/β片层组织进行扩展，裂纹扩展路径较长；在高循环应力下，裂纹开始沿着原始β晶界扩展，二次裂纹扩展路径较短但数量较多。疲劳裂纹容易沿着组织中相对薄弱的位置进行扩展，并且二次裂纹周围有裂纹分支生成。