本發明涉及一種鈦合金材料，特別是一種加工性能優異的多功能生物醫用亞穩β鈦合金材料，屬于鈦合金材料制備技術領域。該合金的成分范圍以質量百分比計為Ti?(18～27%)Nb?（0.5～2%）Mo?(3～5%)Zr?(7～9%)Sn?(0.1～0.3%)O。該鈦合金具有良好的綜合性能，通過不同的熱處理可以調控合金的強度和彈性模量。該合金的彈性模量E為40～73GPa，屈服強度為σ=260～864MPa、抗拉強度為σ=686～1094MPa、伸長率為ε=4～20%，斷面收縮率為：20～52%。該鈦合金不含Al、V等毒性元素，具有優異的耐蝕性和生物相容性，冷加工性能優異。該鈦合金可以用來制造人工骨、人工關節、接骨板等用于組織修復或替代材料。

1.一種低彈性模量亞穩β鈦合金，其成分以質量百分比計為：
19wt％Nb-1wt％Mo-4wt％Zr-7wt％Sn-0.2wt％O，余量為Ti；
其制備方法，包括以下步驟：
步驟一：配料
按設計的β鈦合金的成分配取各組分，混合均勻，壓制成型，得
到坯料；
步驟二：合金制備
將步驟一所得坯料作為自耗電極，進行3次真空自耗電弧熔煉，
冷卻，得到低彈性模量亞穩β鈦合金錠；熔煉時，控制熔煉爐內的真
空度≤10^-2Pa；熔煉的溫度為1600℃，每次熔煉的時間為30min；
所得合金錠在保護氣氛下均勻化退火，均勻化溫度為1000℃，時間為
12h，在電阻爐中960℃保溫120min，然后在自由鍛造機上進行開坯鍛
造，得到鍛坯；鍛坯經總變形量為80％的冷軋處理制備成冷軋板，冷
軋板進行固溶處理、水淬，得到固溶態板材，所述固溶處理的溫度為
900℃，保溫時間為30min；固溶態板材加熱至500℃，保溫：10min或
1h，水淬，得到時效態板材，時效態板材的彈性模量為E＝48或52GPa、
屈服強度為σ_0.2＝480或665MPa、抗拉強度為σ_b＝790或950MPa、伸長
率為ε＝8％，斷面收縮率為：28％或27％；或
β鈦合金成分以質量百分比計為：
19wt％Nb-1.5wt％Mo-4wt％Zr-8wt％Sn-0.3wt％O，余量為Ti；
其制備方法，包括以下步驟：
步驟一：配料
按設計的β鈦合金的成分配取各組分，混合均勻，壓制成型，得
到坯料；
步驟二：合金制備
將步驟一所得坯料作為自耗電極，進行3次真空自耗電弧熔煉，
冷卻，得到低彈性模量亞穩β鈦合金錠；熔煉時，控制熔煉爐內的真
空度≤10^-2Pa；熔煉的溫度為1700℃，每次熔煉的時間為45min；
所得合金錠在保護氣氛下均勻化退火，均勻化溫度為1000℃，時間為
12h，在電阻爐中960℃保溫120min，然后在自由鍛造機上進行開坯鍛
造，得到鍛坯；鍛坯經總變形量為80％的冷軋處理制備成冷軋板，冷
軋板進行固溶處理、水淬，得到固溶態板材，所述固溶處理的溫度為
900℃，保溫時間為30min；固溶態板材加熱至550℃，保溫：30min或
2h，水淬，得到時效態板材，時效態板材的彈性模量為E＝48或50GPa、
屈服強度為σ_0.2＝412Mpa或597Mp、抗拉強度為σ_b＝825或987MPa、
伸長率為ε＝10％或5％，斷面收縮率為：33％或23％；或
β鈦合金成分以質量百分比計為：
18wt％Nb-1.5wt％Mo-4wt％Zr-7wt％Sn-0.2wt％O，余量為Ti；
其制備方法，包括以下步驟：
步驟一：配料
按設計的β鈦合金的成分配取各組分，混合均勻，壓制成型，得
到坯料；
步驟二：合金制備
將步驟一所得坯料作為自耗電極，進行2次真空自耗電弧熔煉，
冷卻，得到低彈性模量亞穩β鈦合金錠；熔煉時，控制熔煉爐內的真
空度≤10^-2Pa；熔煉的溫度為1650℃，每次熔煉的時間為60min；
所得合金錠在保護氣氛下均勻化退火，均勻化溫度為1000℃，時間為
12h，在電阻爐中960℃保溫90min，然后在自由鍛造機上進行開坯鍛
造，得到鍛坯；鍛坯經總變形量為75％的冷軋處理制備成冷軋板，冷
軋板進行固溶處理、水淬，得到固溶態板材，所述固溶處理的固溶溫
度為830℃，保溫時間為60min；固溶態板材加熱至500℃，保溫：10min
或1h，水淬，得到時效態板材，時效態板材的彈性模量為E＝50或
55GPa、屈服強度為σ_0.2＝495Mpa或650Mp、抗拉強度為σ_b＝805或
963MPa、伸長率為ε＝8％，斷面收縮率為：28％或27％。
2.根據權利要求1所述的一種低彈性模量亞穩β鈦合金的制備
方法，其特征在于：步驟二中，均勻化退火后，在合金錠表面刷涂一
層厚度為0.3-0.6mm的氧化鋁高溫保護涂料，自然風干后，開坯鍛造，
得到鍛坯，終鍛溫度控制在800℃以上。
3.根據權利要求2所述的一種低彈性模量亞穩β鈦合金的制備
方法，其特征在于：在冷軋板表面刷涂一層厚度為0.3-0.6mm的氧化
鋁高溫保護涂料，進行固溶處理后水淬，得到固溶態板材。
4.根據權利要求3所述的一種低彈性模量亞穩β鈦合金的制備
方法，其特征在于：β鈦合金組分中，Nb、Mo、Sn以含Ti中間合金
的形式加入，O以氧化鈦的形式加入，Zr以純度≥99.9％的海綿Zr的
形式加入，鈦以零級海綿Ti的形式加入，合金中，Ti的總含量由含
Ti中間合金中的Ti以及氧化鈦中的Ti與海綿Ti共同構成。