医用亚稳β型Ti-12Cr合金具有较低的弹性模量、良好的生物相容性和耐腐蚀性,是脊柱内固定材料的备选材料之一。传统真空熔铸技术制备的Ti-12Cr合金尽管具有较优异的生物相容性和较低的弹性模量,但仍存在原始晶粒粗大、成分偏析、后续冷加工难度大等问题。粉末冶金技术具有近净成形、生产成本低、原始晶粒细小、易于组织调控等优点,本研究采用粉末冶金技术制备医用Ti-12Cr合金,对原始晶粒尺寸及微观组织进行调控,分析组织演变及力学性能变化规律。具体研究工作如下:以TiH2、纯Ti、纯Cr粉末为原料,分析了粉末粒度、制粉方法、制备技术对Ti-12Cr合金微观组织、原始晶粒尺寸及力学性能的影响。结果表明,粉末冶金Ti-12Cr合金的原始晶粒尺寸远小于传统铸锭冶金Ti-12Cr合金,原始晶粒尺寸可由314 μm减小至107 μm以下;改变TiH2粉末粒度可对合金的原始晶粒尺寸进行调控,当TiH2粉末粒径由31 μm减小至4μm时,合金的原始晶粒尺寸由107μm减少至62 μm;当原料粉末机械球磨10h后,合金的原始晶粒尺寸进一步减小至42μm;随着晶粒尺寸减小,合金的屈服强度有所提升,二者满足Hall-Petch关系,Hall-Petch系数k=29.2 MPa·mm1/2,远高于二级工业纯钛,表明Ti-12Cr合金的细晶强化效果显著;以硬脂酸为碳源,纯Ti、纯Cr为原料,原位自生法制备出TiC/Ti-12Cr合金,分析了烧结温度、硬脂酸含量、烧结方式对合金微观组织、晶粒尺寸、TiC颗粒尺寸与形貌及力学性能的影响。结果表明,TiC颗粒的形成抑制了 β晶粒的长大,合金的晶粒尺寸均小于等于35μm;当烧结温度由950℃升高至1150℃,晶粒尺寸由14 μm增长至35μm,TiC颗粒由3 μm增长至5μm,烧结温度为1150℃时,合金达到烧结致密化,颗粒形貌由等轴状向不规则形状转变;合金中硬脂酸含量为1 wt.%时,屈服强度得到提升的同时,压缩弹性模量仍保持在较低的水平,且塑性应变下降不大,当硬脂酸含量由1 wt.%增加至2 wt.%,合金的晶粒尺寸及颗粒尺寸无明显变化,颗粒形貌由等轴状向不规则形状转变,β晶界及晶内有α相析出,屈服强度显著提升,从1399 MPa提高到1569 MPa,断裂应变由24.0%下降到11.4%。