本文在分析当前在生物医用钛合金的研究过程中所取得的最新进展以及存在的问题的基础上,运用钛合金设计相关理论,确定了所添加的各合金元素及其百分含量,设计出不含有毒元素低弹性模量的Ti-38Nb-6Zr、Ti-38.8Nb-7.7Zr、Ti-39Nb-3.7Zr三种Ti-Nb-Zr系β型钛合金。对这三种合金的机械性能和组织结构进行了测试分析。通过对比,选取其中性能最佳的合金进行后期实验研究。对该合金在不同处理条件下的组织性能进行了分析研究,探讨各种工艺对合金组织性能的影响。并且初步研究了合金经表面活化处理后,合金表面组织结构形态的差异,并利用TEM观察分析了合金在不同处理阶段的表面微观组织变化。结果表明: 1.根据生物医用钛合金设计原则,设计出Ti-38Nb-6Zr、Ti-38.8Nb-7.7Zr、Ti-39Nb-3.7Zr三种钛合金,因其均具有较高的Mo当量,所以使β相可以保持到室温,而不出现α相。 2.通过对三种合金力学性能的测试,得出Ti-39Nb-3.7Zr合金具有较为优良的综合力学性能,特选取该合金作为后期实验研究的重点。 3.Ti-39Nb-3.7Zrβ钛合金膨胀系数为9.075×10^-6K^-1,较低,与生物材料涂层K₂Ti_nO_2n+1的膨胀系数相接近,有利于与涂层间形成牢固的结合。铸态Ti-39Nb-3.7Zr合金具有高的抗压强度以及较低的压缩弹性模量。锻态Ti-39Nb-3.7Zr合金压缩弹性模量和抗压强度较铸态有所下降,且抗压强度降低很大。通过Ti-39Nb-3.7Zr不同的固溶温度处理比较,发现850℃固溶有较低的压缩弹性模量和较高的抗压强度。Ti-39Nb-3.7Zr性能优于目前普遍应用的Ti6Al4V合金,是一种低模量和良好韧性的生物植入材料。 4.经表面活化处理后对比发现,Ti-39Nb-3.7Zr合金较其它两种合金具有更加优良的表面活化效果。通过TEM观察分析,在表面活化处理的第一阶段酸处理过后,合金表面形成一层纳米结构的金红石型TiO₂层。通过TEM观察分析,在酸处理基础上,再进行碱处理后,表面生成了一层组织细小的K₆Ti2O₇。 设计出的Ti-39Nb-3.7Zrβ钛合金具有优良的生物力学性能,经后期表面活化处理后可提高其表面活性,从而具有良好的生物相容性。