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新型β-TiNb基合金具有优良的生物相容性、较低的弹性模量、良好的形状记忆效应和耐体液腐蚀等优点,作为生物移植材料,有着广阔的应用前景。然而,与传统的TC4合金相比,该合金强度偏低,其超弹性也低于NiTi合金。针对这些问题,本论文以Ti-20Nb和Ti-26Nb二元合金为研究对象,首先采用机械合金化的方法,以硬脂酸作为碳源,原位生成了 TiC颗粒增强的TiNb合金粉末,并采用不同的烧结方法,制备出原位生成TiC颗粒增强的TiNb合金,并研究了不同制备工艺和TiC颗粒含量对TiC/β-TiNb复合材料力学性能的影响,在此基础上,采用重熔稀释的方法,制备出了具有较高强度和超弹性的TiC颗粒增强的Ti-26Nb基复合材料。主要的研究内容和结果如下:1.研究Ti/Nb/硬脂酸混合粉在机械合金化及随后的热处理过程中组织演变规律。研究结果表明随着球磨时间的增加,金属粉末不断细化,Nb原子逐渐固溶于钛晶体中,在经过10h高能球磨后,可达到完全合金化,生成bcc结构的β-TiNb合金,其晶粒尺寸约为19.2 nm。该合金粉末在经过经450-600 ℃退火后,可原位生成纳米尺寸的TiC颗粒。分析结果表明,在球磨过程中,合金粉末经历的大变形导致粉末中缺陷不断增加,且球磨过程产生的温度会使硬脂酸融化,液态的硬脂酸吸附在含有大量缺陷的钛铌粉末表面,在随后的真空预烧阶段中,硬脂酸中的C、H易与Ti反应生成TiC、TiH2,而随着温度升高TiH2发生脱氢反应。2.分别采用真空烧结(vacuum sintering)、放电等离子烧结(spark plasma sintering)、高压烧结(highp ressuresintering)方法,制得原位自生TiC颗粒增强的p-TiNb复合材料,并对其显微组织及力学性能进行了表征。研究结果表明,经过不同方法制备的复合材料,其显微组织主要由β相与弥散分布、细小的TiC颗粒组成,其中真空常压烧结的合金,其晶粒度较大,致密度较低,而经过高压(3 GPa)烧结制得的TiC/β-TiNb复合材料,晶粒细小(小于1μm),且组织致密(致密度为99%),因而表现出较为优异的力学性能,其压缩,屈服强度约为1900 MPa,并表现出一定的室温塑性,断裂应变可达10.4%。3.采用重熔稀释的方法,以高压烧制得的TiC/β-TiNb复合材料为原材料,并按比例添加一定量的纯Ti和纯Nb,在真空氩弧熔炼炉中制备出了 TiC颗粒增强的Ti-26Nb复合材料,并研究了热轧和热处理工艺对合金显微组织与力学性能的影响,研究结果表明,高压烧结制备的45 vol.%TiC颗粒增强的β-TiNb复合材料在重熔凝固过程中,可通过共晶反应析出条状的TiC。铸态TiC/Ti-26Nb复合材料经过热轧与800 ℃/10 min退火后,发生了完全再结晶,而且分布于晶界的TiC颗粒可以有效抑制退火过程中晶粒的长大,其退火后组织细小,TiC颗粒分布均匀。对该合金的力学进行了测试,其结果表明,TiC能显著提高Ti-26Nb合金的屈服强度,与未添加TiC颗粒合金相比(σ0.2=412MPa)其屈服强度可达835 MPa;同时该复合材料在室温下可表现出超弹性,而且TiC颗粒能显著提高Ti-26Nb的马氏体相变诱发应力,进而改善了 Ti-26Nb的超弹性性能。