纯钛因具有无毒、耐腐蚀性能强以及生物相容性好的优点而用于制备生物医用金属材料。纯钛的缺点在于强度不足,导致其在硬组织修复领域的应用受到限制,因此如何提高纯钛的强度,是科研工作者研究的热点。旋压是一种塑性挤压成形工艺,在一定温度条件下,金属材料受到旋轮挤压作用,发生强烈的塑性变形,破使内部晶粒得到细化,从而有效的提高了材料的力学性能。本文以细晶粒纯钛为研究对象,综合强力旋压成形及热处理技术,提出在多道次、小应变下制备细晶粒结构纯钛的“热旋-热处理-再热旋-再热处理”的旋压方案,采用仿真模拟与工艺实验相结合的方法制备细晶粒纯钛。通过金相分析技术,研究强旋制备细晶粒纯钛过程中晶粒形态的演变规律。通过仿真模拟获取材料制备过程中等效应力分布,结合金相图谱进一步明确细晶粒纯钛旋压变形机理。通过拉伸实验、浸泡腐蚀实验、细胞毒性实验、动物体内毒性实验,测试细晶粒纯钛的抗拉强度、耐腐蚀性和生物相容性。实验结果表明:通过文中方案将纯钛晶粒由40μm细化至3μm以内,拉伸力由325 n/mm2提升至1365 n/mm2;细晶粒纯钛的耐腐蚀性与纯钛无明显差异;细晶粒纯钛不具有细胞毒性,在动物体内未出现毒副作用。本文通过对强旋制备医用细晶粒纯钛关键技术的研究,在不影响纯钛原有的耐腐蚀性和生物相容性基础上,进一步提升了纯钛的强度,为其作为新一代医用金属材料奠定了可靠的理论基础和试验依据。