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相比现在医学临床上常用的α+β钛合金,β钛合金具有许多优越的性能,如更好的耐磨性,高弹性,低模量以及良好的冷热加工性能。一些不含有毒元素的Ti–Nb基合金已经开始投入实际应用。研究表明Ti–(15–35) at.% Nb合金中Nb含量降低能使马氏体相变应变提高,并且Ms点也随Nb含量的升高而降低。因此在Ti-Nb二元合金中Nb含量对其热弹性马氏体相变的相变应变和相变温度有着重要的影响,从而对Ti-Nb二元合金的超弹性和形状记忆效应产生显著的影响。本文主要针对Nb含量对Ti-Nb-Ta-Zr四元合金的组织和力学性能的影响展开研究,同时也研究了热加工参数及固溶热处理工艺对Ti-Nb-Ta-Zr四元合金组织和力学性能的影响。结果表明:Nb含量降低Ti-xNb-3Zr-2Ta(x=35,31,27,23)(wt.%)合金的β晶粒尺寸显著增大,α"马氏体相含量提高。Ti-xNb-3Zr-2Ta合金的抗拉强度(UTS)随Nb含量降低而提高。不同Nb含量的合金的超弹性性能的排序为(降序): Ti23Nb3Zr2Ta–Ti27Nb3Zr2Ta, Ti35Nb3Zr2Ta,Ti31Nb3Zr2Ta-Ti31Nb3Zr3Ta。这是因为Ti27Nb3Zr2Ta和Ti27Nb3Zr2Ta具有较高的屈服强度,在加载过程中优先产生可逆的马氏体相变而不是永久塑性变形。但Ti31Nb3Zr2Ta和Ti31Nb3Zr3Ta相比Ti35Nb3Zr2Ta和Ti23Nb3Zr2Ta合金具有更好的形状记忆性能。透射电镜观察发现Ti23Nb3Zr2Ta合金中的α相的位错密度远低于β相,这是由二者的晶体结构差异导致的,同时也解释了α相的析出提高了Ti23Nb3Zr2Ta合金抗拉强度的现象。Ti-xNb-3Zr-2Ta (x=33,31,29,27,25)(wt.%)合金固溶处理后水冷可以形成α"马氏体相,而且Nb含量的降低有助于α"马氏体相的形成,但是固溶处理后空冷却只能得到极少量的马氏体相。说明亚稳βTi-xNb-3Ta-2Zr合金的显微组织对冷却速度非常敏感。Nb含量降低,Ti-xNb-3Zr-2Ta合金的显微硬度显著提高。Ti-25Nb-3Zr-2Ta合金的晶粒尺寸随着锻造变形量的增加而明显降低。提高固溶温度会使合金晶粒长大。这说明Ti-xNb-3Ta-2Zr合金的显微组织对锻造变形量和热处理温度也非常敏感。