生物醫(yi)(yi)用鈦(tai)(tai)合(he)金具有高的(de)(de)強(qiang)度、良(liang)好的(de)(de)耐蝕(shi)性(xing)能、較低的(de)(de)彈性(xing)模量、優異的(de)(de)生物相(xiang)容性(xing)，已成為目(mu)前外(wai)科植入物與(yu)矯形(xing)器械(xie)產品(pin)的(de)(de)主要材料。與(yu)粗晶醫(yi)(yi)用鈦(tai)(tai)合(he)金相(xiang)比，超細(xi)晶醫(yi)(yi)用鈦(tai)(tai)合(he)金具有更高的(de)(de)強(qiang)度與(yu)更好的(de)(de)疲勞(lao)性(xing)能以及耐腐蝕(shi)性(xing)能。而且，超細(xi)晶鈦(tai)(tai)合(he)金可誘導(dao)骨(gu)組織(zhi)向內(nei)生長，增加(jia)界(jie)面結合(he)強(qiang)度，加(jia)快骨(gu)修復進程，在硬組織(zhi)修復材料領域具有廣闊的(de)(de)應用前景(jing)。
研究表明，大(da)塑(su)性變形(xing)技(ji)術(shu)是獲(huo)取超細晶(jing)(jing)(jing)鈦合金(jin)的(de)重要工藝途徑。大(da)塑(su)性變形(xing)技(ji)術(shu)可以在(zai)不(bu)改變金(jin)屬材料(liao)尺寸(cun)的(de)前提下(xia)，通(tong)過施加很大(da)的(de)剪(jian)切應力而引入高密度(du)位錯(cuo)，將晶(jing)(jing)(jing)粒尺寸(cun)細化(hua)到(dao)1微米以下(xia)，獲(huo)得由均勻(yun)等(deng)(deng)軸晶(jing)(jing)(jing)組(zu)成的(de)超細晶(jing)(jing)(jing)材料(liao)。此法(fa)在(zai)加工過程(cheng)中不(bu)易引入雜(za)質，制得的(de)試(shi)樣中沒(mei)有殘留(liu)縮孔，避免了其他方(fang)法(fa)制備(bei)的(de)超細晶(jing)(jing)(jing)材料(liao)有空洞(dong)、致密性差等(deng)(deng)問題。目前，作為一種有效制備(bei)超細晶(jing)(jing)(jing)以及(ji)納米晶(jing)(jing)(jing)材料(liao)的(de)方(fang)法(fa)，大(da)塑(su)性變形(xing)技(ji)術(shu)已(yi)經開始應用于制備(bei)超細晶(jing)(jing)(jing)新型(xing)生(sheng)物醫用鈦合金(jin)材料(liao)，通(tong)過晶(jing)(jing)(jing)粒細化(hua)優化(hua)了材料(liao)的(de)綜合性能，包括強度(du)、塑(su)性、疲勞性能以及(ji)耐腐蝕性等(deng)(deng)。
一(yi)、等徑彎(wan)角擠(ji)(ji)壓(ya)法( ECAP)。該技術是將試樣放入(ru)2個或多個互(hu)成一(yi)定(ding)角度(du)的(de)等徑彎(wan)角通(tong)(tong)道(dao)內，在壓(ya)力的(de)作用下使試樣通(tong)(tong)過通(tong)(tong)道(dao)受到均(jun)勻(yun)的(de)純剪切變形。由于試樣在擠(ji)(ji)壓(ya)前后的(de)三維尺寸保持不變，故可以(yi)通(tong)(tong)過反復(fu)擠(ji)(ji)壓(ya)增大有(you)效(xiao)應變量，從而獲得均(jun)勻(yun)細小的(de)組(zu)織。例(li)如(ru)，采(cai)用內角120°的(de)模具(ju)對Ti-6Al-4V進行 4 道(dao)次ECAP后晶粒尺寸由28 μm減小到250 nm，其(qi)抗(kang)拉(la)強度(du)和顯微(wei)硬度(du)提高到 773 MPa 和2486 MPa( HV)。
二、高壓扭(niu)轉(zhuan)法(fa)(fa)( HPT)。該(gai)法(fa)(fa)是大塑性(xing)變(bian)(bian)形(xing)技(ji)術(shu)中晶粒細(xi)化能(neng)力(li)最強(qiang)的(de)(de)(de)。試樣在沖頭和(he)支座(zuo)之間(jian)承受很大的(de)(de)(de)壓力(li)，同(tong)時由(you)于模支座(zuo)的(de)(de)(de)旋轉(zhuan)，使(shi)試樣產(chan)生軸(zhou)向(xiang)壓縮(suo)和(he)切向(xiang)剪切變(bian)(bian)形(xing)。該(gai)法(fa)(fa)既可(ke)以(yi)細(xi)化晶粒，也(ye)可(ke)以(yi)使(shi)材料(liao)內部孔(kong)隙得(de)到有效的(de)(de)(de)閉(bi)合，提(ti)(ti)高材料(liao)的(de)(de)(de)強(qiang)度(du)(du)和(he)韌性(xing)。例(li)如，利(li)用(yong)HPT 法(fa)(fa)處理Ti-6Al-7Nb 合金，5 圈后，顯微硬度(du)(du)值提(ti)(ti)高了(le)78.70% 。HPT法(fa)(fa)制(zhi)(zhi)備的(de)(de)(de)超細(xi)晶材料(liao)的(de)(de)(de)強(qiang)度(du)(du)可(ke)比ECAP法(fa)(fa)高約500MPa。因此，HPT技(ji)術(shu)是一種(zhong)非常具有應(ying)用(yong)前景的(de)(de)(de)制(zhi)(zhi)備超細(xi)晶醫用(yong)鈦合金的(de)(de)(de)工藝。
三、累(lei)積疊軋(ya)法( AＲB) 。該工藝(yi)是將兩塊預先表面(mian)處(chu)理過(guo)的薄板材料在一定溫(wen)度下疊軋(ya)并使其軋(ya)合，重復進行相同的工藝(yi)反(fan)復疊軋(ya)，直至達(da)到(dao)所需(xu)的有效應變(bian)量(liang)，從而(er)使材料的組織得到(dao)細(xi)化。例(li)如(ru)，用AＲB法對Ti-25Nb-3Zr-3Mo-2Sn合金軋(ya)制處(chu)理4 個周期后(hou)，晶粒細(xi)化，抗拉強(qiang)度比(bi)原合金提高了(le)70%，達(da)到(dao)1220 MPa，屈服強(qiang)度增加(jia)到(dao) 946 MPa。
四(si)、攪拌(ban)摩擦(ca)加工(FSP) 。這(zhe)是一種(zhong)連(lian)續、純機械的(de)固相焊接(jie)(jie)工藝，在焊接(jie)(jie)過程中，攪拌(ban)頭高速旋(xuan)轉(zhuan)(zhuan)并(bing)(bing)將攪拌(ban)針擠入(ru)兩塊對(dui)接(jie)(jie)板材的(de)接(jie)(jie)縫處，其旋(xuan)轉(zhuan)(zhuan)產生(sheng)(sheng)的(de)剪切摩擦(ca)熱(re)將攪拌(ban)針周圍的(de)金(jin)屬變軟進而熱(re)塑化，使加工部位的(de)材料產生(sheng)(sheng)塑性流變。例如，用FSP法(fa)處理Ti-6Al-4V，所得合金(jin)的(de)屈服強度和抗拉(la)強度分別達到(dao)1067 MPa和1156 MPa，并(bing)(bing)且延伸率仍有21.7% 。