中文摘要：

具有自主知识产权的Ti-Nb-Zr-Sn低模量超弹性医用钛合金，经冷变形后在室温拉伸时具有两段线弹性变形区（"双弹性"现象），第一弹性区杨氏模量仅为27 GPa，与人体骨骼非常相近，强度约为200 MPa，大于人体骨骼强度（<180 MPa）；第二弹性区杨氏模量为43 GPa，屈服强度大于700 MPa。此外，热处理态合金在室温具有3%的可恢复应变（超弹性）。本项目拟通过实验和第一原理电子结构计算方法，研究合金成分、冷加工工艺、热处理工艺和组织对相稳定性以及加载过程中相变行为的影响，揭示该合金"双弹性"和超弹性机理，为进一步改善合金弹性性能提供指导；研究具有双弹性的冷变形合金在人体仿生体液中的疲劳、磨损和腐蚀性能，掌握该类合金的疲劳和磨损特性，为植入体在人体长期使用提供依据。本项目的完成，将有助于在更宽的范围内调节合金的弹性模量和强度，提高合金的超弹性性能，满足植入体环境对材料性能的要求。

结论摘要：

Ti-24Nb-4Zr-7.9Sn是一种具有自主知识产权的多功能钛合金，该合金具有区别于传统金属材料的特殊非线性弹性变形行为和高度局域化的非均匀塑性变形行为，产生以上特殊变形行为的根源在于研制合金的BCC晶体具有非常低的原子间作用力，晶体结构在应力作用下易于发生扭曲，产生弹性软化和弹性硬化等现象。利用其非线弹性，可以在高强度条件下获得与人体骨骼相匹配的弹性模量、超弹性和高阻尼性能；利用其非均匀塑性变形，可以轧制出大规格的高韧性纳米晶粒板材，通过热处理实现材料的超高强度。相对于常规钛合金，该合金具有极高的应变控制的低周疲劳性能，良好的抗腐蚀和耐磨损性能以及优异的生物相容性。