在生物医用材料中,TC4、Ti-6Al-7Nb等生物医用钛基合金应用最广泛。但是Al、V等有毒元素与人体体液长期接触,会对人体造成二次危害。而且这些合金的弹性模量比较大,与人体骨组织相互作用会产生“应力屏蔽”效应。因此研究低模量、无毒的β相钛合金成为了近年来的主要研究方向。Ti-Mo、Ti-Nb和Ti-Ta两元β型钛合金具有优异的生物相容性、超弹性及形状记忆等性能,作为生物移植材料具有极大的应用潜力。本文系统研究了Mn作为合金化元素对Ti-Mo、Ti-Nb和Ti-Ta三种两元钛合金的显微组织、力学性能和耐腐蚀性能的影响,讨论了其影响机理,为通过合金化获得具有优良综合性能的生物医用Ti-(Mo,Nb,Ta)-Mn合金提供理论和试验依据,主要研究结果如下:两元Ti-8Mo合金主要由细小的针状α"马氏体相组成。随Mn量的增加,α"马氏体逐渐消失,β相逐渐增多。Mn量为1wt.%时,β相几乎全部被保留到室温,但合金中出现了ω相。当Mn的加入量达到3wt.%后,β相全部被保留到室温。Ti-8Mo-1Mn合金在拉伸过程中发生了应力诱导的β→α"马氏体转变,呈现出“双屈服”现象,但Mn量提高后转变为单一屈服。加入少量1wt.%Mn后合金塑性提高。Mn量为7wt.%时,合金屈服强度与抗拉强度最大。所有含Mn的合金显微硬度值都高于不含Mn的合金。含ω相的Ti-8Mo-1Mn合金的弹性模量最高。其它含Mn的合金的弹性模量值在76-87GPa之间,与人骨骼的接近。在林格溶液中,Ti-8Mo-7Mn合金的腐蚀倾向最小;Ti-8Mo-3Mn最易钝化,形成钝化膜,易从活化状态转变为钝化状态。两元Ti-24Nb合金由双相α"+β组成。随着Mn量的增加,α"马氏体消失,β相被保留到室温。Ti-24Nb-1Mn合金塑性最好,强度最大,拉伸过程中出现了“双屈服”现象。所有含Mn合金的显微硬度都高,其中Ti-24Nb-1Mn合金的显微硬度最高,为354HV。Ti-24Nb-3Mn合金的弹性模量最高,达167GPa。其它含Mn合金弹性模量值在78-85GPa之间,与人骨骼的接近。在林格溶液中,Ti-24Nb合金的腐蚀倾向最大,Ti-24Nb-5Mn的最小,钝化速度最快,钝化膜稳定性最高,易从活化状态转变为钝化状态,耐蚀性最好;而Ti-24Nb-3Mn的钝化区间最大。不加Mn的二元Ti-24Nb合金耐蚀性均比加Mn合金的差。Ti-20Ta二元合金的组织为单一的针状α’相;随着Mn量的增加,逐渐演变成由α’相和β相组成的双相组织,Mn量为7wt.%时,合金由单一的β相构成。Ti-Ta-Mn系合金的抗拉强度及显微硬度随均Mn量的增加而提高;Ti-20Ta-7Mn的抗拉强度与显微硬度最大。所有加Mn的合金的弹性模量都比Ti-20Ta合金的大。Mn的加入会使合金弹性模量增大。在林格溶液中,Ti-20Ta-1Mn的腐蚀倾向最小,最易从活化状态转变为钝化状态;Ti-20Ta-1Mn、Ti-20Ta-3Mn的腐蚀倾向均小于TC4。Ti-20Ta-0Mn合金的维钝电流密度最小,腐蚀速度最低。Ti-20Ta-1Mn合金一次钝化状态下的电位宽度最大,从钝化态转变为活化态较其它合金困难。