Ti及Ti合金广泛用于人体接骨、关节、牙科、心脏手术、支架等领域,是外科植入物的理想材料。目前,国内生产的外科植入用钛合金板材大多存在各向异性,因外科植入器械在临床使用时持续性承力,其各向异性和应力状态都会增加断裂倾向性,缩短使用寿命。本文通过对洁净化钛合金铸锭熔炼工艺、均质化钛合金板坯锻造工艺和各向同性钛合金板材轧制工艺研究,确定各工艺流程的关键技术参数,制备出横、纵向组织一致的等轴结构组织、横纵向力学性能接近的各向同性钛合金板材。采用金相显微镜、X射线衍射仪、差热分析仪、扫描电镜、电化学测试系统以及拉伸试验机等观察和检测不同状态TC4合金的显微组织、相结构、相变行为、断口形貌、腐蚀行为以及力学性能等,并对其加工机理进行初步分析,为工业化生产提供了理论基础。本文采用真空自耗电弧炉熔炼,通过对海绵钛级别和粒度的分类控制,电极压制密度控制,研究了两次熔炼和三次熔炼对钛合金铸锭成分一致性和组织的影响。研究表明,三次熔炼后铸锭头尾部与中部的差异明显减小,成分均匀性明显优于二次熔炼,AL、Fe、V主要金属元素的成分偏差可控制在0.15%以内;三次熔炼铸锭的N、H、O气体元素在铸锭各部位的波动明显小于二次熔炼铸锭。本文研究了不同锻造变形程度和固溶处理制度对钛合金锻造板坯组织、力学性能,以及电化学性能的影响。研究表明,随着锻造变形程度的增加,钛合金锻造板坯中的α板条组织越细化,锻造板坯强度增大,硬度基本不变,塑性先增大后降低,锻造变形量为30%时,锻造板坯强度和塑性匹配最佳;随时效温度的升高,析出的α相数量越多,强度先增大后降低,硬度基本保持不变,延伸率和断裂韧性增大,固溶时效制度1000℃淬火+700℃/8h时,板坯强度和塑性匹配最佳,在37℃SBF溶液中阻抗最高耐腐蚀性也最好。本文研究了不同道次加工率和轧制方向对钛合金轧制板材组织和力学性能影响。研究表明,道次加工率对板材组织影响较大,15%道次加工率轧制板材能充分的破碎锻造组织,退火后,得到细小、均匀的等轴组织;同时,轧制方向对板材组织性能影响显著,90°换向轧制板材横纵向组织基本一致,均为细小的等轴组织,力学性能基本接近,这主要是因为换向轧制弱化了前一个轧程的加工组织,实现了板材组织和性能的各向同性。本试验生产的各向同性钛合金板材通过医疗器械厂家终端产品验证,其静态弯曲强度远优于常规钛合金板材加工的终端产品;动态弯曲循环1000000万次未见失效,达到同型号进口产品动态弯曲性能指标。