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体心立方(BCC)结构的β-Ti合金由于具有低的弹性模量、良好的生物相容性、优异的抗腐蚀性能,以及良好的综合力学性能,一直是研究的热点材料之一,尤其是在生物医用方面,是最有应用前景的生体植入材料。β-Ti合金为亚稳BCC固溶体,为了实现其结构稳定性和低弹性模量,通常需要添加多种元素进行合金化。为简化在多组元体系中获取低弹β-Ti合金成分探索的复杂性,人们提出了一些理论方法,如Mo当量法、d-电子合金理论、电子浓度等,用于指导多元β-Ti合金的成分设计,但这些方法缺乏一个对复杂体系固溶体结构的描述,也无法定量的进行成分设计。我们在长期对多组元复杂合金的结构研究中,提出了复杂多组元合金成分设计模型——“团簇+连接原子”结构模型,该结构模型由团簇和连接原子两部分组成,其中团簇为第一近邻配位多面体,团簇之间由连接原子进行填充。此结构模型给出的团簇成分式为[团簇](连接原子)x,x=1～3。在(Ti,Zr)-(Mo,Sn)-Nb合金体系中,我们选取Ti-Mo二元单析点成分[MoTi14]Mo1为基础团簇式,根据合金化组元与基体Ti原子之间的混合焓大小确定其在团簇成分式中的替代位置,从而得到设计的成分通式[(Mo,Sn)(Ti,Zr)14]Nbx (x=1,2,3)。采用铜模吸铸快冷技术制备直径3mm和6mm的合金棒,并对x=1时的团簇成分合金进行950℃×2h+水淬的固溶处理；利用X射线衍射(XRD)、光学显微镜(OM)和电子探针(EPMA)鉴定合金的结构、组织和组元分布；利用密度计测试合金的密度：利用MTS万能拉伸试验机测试合金的室温拉伸力学性能；利用电化学工作站测试合金在Hank’s人工模拟体液中电化学腐蚀行为。实验结果表明当低弹模量的Ti、Nb、Zr替代基础式[MoTi14]Mo1中连接位置的Mo以及Sn替代团簇心部的Mo时,形成的三元p-Ti合金的弹性模量降低,其中[SnTi14]Mo1合金热处理后的弹性模量为61GPa；在此基础上Nb替代连接位置上的Mo降低了[SnTi14]Nb1合金的结构稳定性；进而Mo0.5Sn0.5替代团簇心部的Sn、部分Zr替代团簇壳层上的Ti时在保证合金结构稳定性基础上获得了最低弹性模量的β-Ti合金,典型成分为[(Mo0.5Sn0.5)(Ti13Zr)]Nb1合金(Ti81.3Mo3.1Sn3.1Zr6.2Nb6.2at.%,Ti68.1Mo5.2Sn6.5Nb10.2Nr10.0wt.%),其铸态下的E＝48GPa,热处理后的为E=43GPa。该合金也具有较好的力学性能,其铸态下的抗拉强度为σb=715MPa,塑性ε=7.6%。同时根据团簇结构模型获得的低弹性模量β-Ti合金在Hank’s溶液中都具有较好的抗腐蚀性能,在Hank’s人工体液中的自腐蚀电位在-0.3V左右,与参比样品商用Ti-6A1-4V的自腐蚀电位-0.285V相当。