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摘要纯钛及钛合金具有良好的力学性能、抗腐蚀性和生物相容性，广泛地用于替代和修复破损的人体硬组织。与目前使用的金属植入材料如不锈钢和钴铬合金相比，医用钛合金的弹性模量较低，可以减弱由于模量差异引起的“应力屏蔽”效应及其导致的骨质疏松、植入器件松动和断裂。但是相对于人体骨骼，钛合金的弹性模量仍然偏高，约为人体骨骼模量的4～10倍，无法彻底消除“应力屏蔽”效应。本文研究Sn和Zr对Ti-Nb、Ti-Mo合金弹性模量和超弹性的影响，研制出具有低模量和超弹性的Ti-24Nb-4Zr-7.9Sn医用钛合金。 为在较宽成分范围内研究无生物毒性元素Nb、Mo、Zr、Sn对钛合金弹性模量的影响，采用高温扩散方法制备具有成分梯度的扩散偶样品，使用扫描电镜能谱分析测量化学成分，利用压痕法测量弹性模量，建立化学成分与弹性模量的对应关系。结果显示，在Ti-Nb和Ti-Mo基合金中添加Zr和Sn元素可以有效降低合金的弹性模量。 由于压痕法测量精度较低，制备不同化学成分合金，采用拉伸试验证实上述结论。循环加载-卸载拉伸试验表明，Ti-24Nb-4Zr-7.5Sn合金的拉伸弹性模量约47GPa，显著低于已经报道的低模量钛合金的弹性模量。另外，该合金还具有约2％可恢复弹性应变。差热分析(DSC)测量结果显示，Zr和Sn是降低亚稳β型钛合金马氏体转变温度的有效合金元素，抑制β基体相向α"马氏体相的转变。 为了进一步提高室温超弹性和降低弹性模量，在合金中增加Sn含量以降低马氏体转变温度。循环加载-卸载拉伸试验结果显示，Ti-24Nb-4Zr-7.9Sn合金的可回复应变提高至3.3％，拉伸杨氏模量约43GPa。在700～900℃固溶处理后水淬，Ti-24Nb-4Zr-7.9Sn合金具有较好的超弹性，但是拉伸强度约为760MPa，应力诱发马氏体相变是超弹性产生的原因。在450～650℃时效处理后，由于析出α相，Ti-24Nb-4Zr-7.9Sn合金的强度和杨氏模量提高，可回复应变降低。