钛及其合金的生物相容性和力学性能良好,在生物植入体的应用前景广阔,但对于人体,传统钛合金的弹性模量过高,其含有的铝和钒元素等对人体细胞具有一定的毒性。目前,β钛合金以其更低的杨氏模量得到了新型医用钛合金材料研究者的关注。本文通过球磨纯Ti粉与纳米金刚石粉或纯Ti粉TiO2粉、等离子烧结预制块体,再与其它原料一起在非自耗真空电弧炉中进行熔炼制备得到Ti35Nb3Zr2MoxC(x=0,0.1,0.2,0.3)与Ti35Nb3Zr2MoxO(x=0.1,0.2,0.3)合金材料。应用光学显微镜、射线衍射仪、扫描电镜和电子万能拉伸实验机对不同状态的钛合金组织特征、力学性能进行了分析。主要研究成果如下:Ti35Nb3Zr2MoxC(x=0,0.1,0.2,0.3)合金中,原位生成的TiC均匀的分布在基体钛合金中,在铸态钛合金材料中TiC呈条纹状分布,在锻打后的钛合金材料中呈颗粒状分布。C的引入使得基体组织得到明显细化,但力学性能变化不大。经480℃时效,钛合金强度有所升高,但经510℃及以上高温时效后其强度显著下降;时效使钛合金弹性模量明显增加,但仍在60GPa左右的较低水平。Ti35Nb3Zr2MoxO(x=0.1,0.2,0.3)合金经冷轧和高温时效后,在β相基体上析出细密针状α相,其强度和弹性模量均大幅度提升;随时效温度的提高,析出相粗化、含量减少,强度和弹性模量略有下降。少量氧元素的添加使α相析出温度升高、控制α相析出量,并具有固溶强化和细化基体组织和析出相的作用,使合金强度得到有效提升,而弹性模量仅少量增加。钛合金高温时效后具有较好的强度和弹性模量的搭配,Ti35Nb3Zr2Mo0.1O合金经450℃高温时效后具有最佳柔韧性能,其弹性模量约为68 GPa,线弹性达到1.50%。Ti-35Nb-3Zr-2Mo-0.1O合金性能优于现有的高强度和低弹性模量钛合金的高温时效后的弹性性能,综合性能优于目前医用上使用的纯钛和TC4,可以在医用领域开展使用。