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Ni-Ti合金以其良好的形状记忆效应（SME）和超弹性（SE）等特性,广泛应用于生物医学领域。然而,Ni-Ti合金存在潜在的Ni离子毒性问题。因此,发展新型生物医用无镍钛基记忆合金成为当前的一个研究热点。本文系统地研究了Ti-Ta合金的微观组织结构、相变、形状记忆效应和力学性能,以及Si/Zr第三组元对Ti-55Ta-xSi/Zr组织和性能的影响规律。研究表明:Ta含量对Ti-（40-65）Ta（wt.%）合金的组织和形状记忆效应影响明显。Ti-55Ta固溶态组织为α″相和很少量的β相,表现最好的记忆效应。热处理对Ti-55Ta的记忆效应影响明显。弯曲实验测得,Ti-55Ta经723K时效10min后具有最大的形状回复应变3.32%。微量Si元素的添加对Ti-55Ta-（0-0.3）Si（wt.%）合金的相结构影响不明显。当Si含量达到0.2wt.%时有（Ti,Ta）3Si相析出。随Si含量的增加,Ti-55Ta-xSi合金的塑性下降而强度增加;杨氏模量先降低后提高;形状记忆效应先提高后降低,当卸载应变为3.2%时,Ti-55Ta-0.1Si的形状回复率达到77%,与Ti-55Ta的52%回复率相比有较大的提高。Zr含量对Ti-55Ta-xZr（wt.%）合金组织有较大的影响,马氏体相变温度随Zr含量增加而降低。当Zr≤3%时,合金主要为α″相,具有形状记忆效应;Ti-55Ta-9Zr主要为亚稳β相,具有良好的超弹性;Ti-55Ta-12Zr为单一β相,其最大的线性回复应变达到1.6%。随Zr含量增加,Ti-55Ta-xZr的断裂延伸率下降;强度增加,而Ti-55Ta-9Zr出现反常下降到最低值551MPa;杨氏模量先降低后升高,其中Ti-55Ta-9Zr具有最低的弹性模量（28GPa）。Ti-55Ta-9Zr合金经723K时效10～30min后,其超弹性和力学性能得到有效的提高。其时效态的超弹性应变达到2.24%,杨氏模量低于40GPa,抗拉强度达到甚至超过1000MPa,强度模量比达到27。与传统医用植入材料及在研的高强低模钛合金相比,Ti-55Ta-9Zr的高强度和低模量达到了很好的匹配,同时还具有良好的超弹性,具有发展成为生物医用高强度低模量钛合金的良好潜力。