Ti-24Nb-4Zr-8Sn(wt.％)(Ti2448)是一种多功能亚稳β钛合金，具有低模量、高强度、超弹性和良好的生物相容性等特性，在生物医学领域有着良好的应用前景。众所周知，晶粒细化可以在不提高材料本征模量的前提下显著提高合金的强度并获得更高的表面能，这为进一步优化Ti2448合金的综合性能实现其潜在应用价值提供了方法。本文采用中温旋锻结合轧制两步法制备了大尺寸棒状超细晶Ti2448合金，分析了制备过程中合金的组织性能演化，并对该超细晶合金的高、低周疲劳性能、循环变形行为和裂纹扩展行为进行了较详细研究。　　 研究表明，旋锻变形是一种非均匀的塑性变形方式，经300℃旋锻变形后Ti2448合金形成一种典型的大理石状组织，其形成的根本原因是由于具有bcc晶体结构的金属材料在以位错为主导的塑性变形时具有<110>取向的晶粒在外应力作用下发生平面应变变形而形成的。大理石状组织中等级分布的弹性畸变能影响了时效析出相行为，使得旋锻变形Ti2448合金经400℃/20min时效处理后，析出尺寸～100nm的等轴α相，在不明显降低合金综合力学性能的前提下，引入了提高强度的因素。　　 为了对旋锻变形后组织进一步细化，经400℃轧制变形后获得了晶粒尺寸为～200nm的超细晶Ti2448合金，总变形量约为95％，综合力学性能较旋锻态显著提高：抗拉强度提高了～35％(～1150MPa)，弹性模量保持在56GPa，而可恢复弹性应变量提高了～33％(～3.3％)，断后延伸率为8％。　　 对超细晶Ti2448合金疲劳研究表明，R=0.1时，超细晶Ti2448合金的高周疲劳强度为～500MPa，较常规晶粒尺寸的提高了～33％，但是其低周疲劳性能较差，这是由于超细晶Ti2448合金较高的强度和较低的塑性所致。　　 在应变比为0.1和-1的低周疲劳过程中发生明显的循环软化，其循环软化主要与两种行为有关：循环组织稳定性和循环应变局域化。超细晶Ti2448合金低周疲劳后发生了明显的循环应变诱发的再结晶现象，再结晶晶粒尺寸在100nm以内，这种低温(0.15Tm)循环应变诱发动态再结晶现象与材料低的剪切模量和位错高度活性有关。同时超细晶Ti2448合金也表现出循环应变局域化行为，在疲劳后的样品上形成了宏观剪切带，剪切带与应力轴呈26°角。剪切带与疲劳破坏密切相关，R=0.1时，疲劳断裂沿剪切带所在的平面进行，断口与应力轴呈～26°角；R=-1时，由于压应力的存在，剪切带尖端萌生垂直于应力轴的宏观裂纹并导致最终断裂，断口与应力轴呈90°。相比于常规晶粒的合金，超细晶Ti2448合金的相循环稳定性更高，表现在高应变幅条件下较高的循环稳定性。　　 超细晶Ti2448合金裂纹扩展的da/dN-△K曲线较常规材料显著不同，在裂纹扩展的第Ⅱ阶段，扩展速率随△K增加变化很小。原位观察裂纹生长可以发现，裂纹扩展阶段是一个扩展受阻后逐渐发生偏折的过程，裂纹扩展速率较低。相比于常规晶粒的Ti2448合金其疲劳裂纹扩展速率较高，裂纹扩展门槛值较低。