目前,国内外的研究学者们对新型无毒并具有较低弹性模量的医用β型钛合金进行了大量的研究。由最新的研究成果可知,Ti-Nb系合金是最有应用潜力的新型β钛合金之一。但是,现有的Ti-Nb系合金还存在一些问题。例如:虽然Ti-Nb系合金的弹性模量低,在一定的条件下具有形状记忆特性,但强度也较低,需要采用合适的热处理对显微组织和力学性能进行调控。关于Ti-Nb系合金在热加工过程中的热变形行为、本构方程、微观组织演变规律等方面的研究较少。因此,本论文依托陕西省重点项目,利用真空自耗电弧炉制备了 Ti-20Nb合金铸锭,通过开坯锻造、热轧、矫直精整获得合格的合金棒材。采用Gleeble-3800型热模拟试验机,研究了生物医用β型Ti-20Nb合金的热变形行为,构建了其在热变形过程中的本构方程,观察并分析了在不同变形速率条件下的微观组织演变过程。研究了 Ti-20Nb合金经β单相区和（α+β）两相区热处理（固溶+时效）后的微观组织形貌和力学性能,并利用弯曲法研究了铸态Ti-20Nb合金的形变回复特性,为获得综合性能优良的Ti-20Nb合金提供了理论数据参考。采用Gleeble-3800型热模拟试验机,研究了 Ti-20Nb合金在不同的温度条件（470℃、500℃、530℃、560℃、590℃、620℃）和不同的应变速率条件（0.001 s-1、0.01s-1、0.1 s-1、1.0 s-1、10 s-1）下的热变形行为,获得了 Ti-20Nb合金在不同热变形条件下的真应力-真应变曲线,分析热变形参数（变形温度和变形速率）对合金的真应力-真应变曲线和峰值流变应力值变化的影响。根据Arrhenius经典本构模型,求出材料的本构方程常量:α=3.02×10-3 MPa-1、A=e97.692、Q=6.9498×105（J/mol）、n = 14.53252,最终建立Ti-20Nb合金的本构方程。观察分析了合金在620℃,不同变形速率（0.001 s-1、0.01 s-1、0.1 s-1、1.0 s-1、10 s-1）条件下的微观组织演变机制,为生物医用Ti-20Nb合金的热加工（锻造和轧制）工艺参数选择和优化提供了理论数据参考。选取经（α+β）两相区热轧变形后的Ti-20Nb合金为研究对象,研究了合金经β单相区和（α+β）两相区进行固溶处理和不同时效热处理后的微观组织和力学性能。结果表明:具有热轧态组织的Ti-20Nb合金,经（α+β）两相区固溶处理后,原始破碎的β晶粒逐渐发生等轴化,在原始β晶粒的晶界处析出连续或者不连续的项链状初生α相;经时效后,晶内析出纵横交错的细小针状的次生α相。具有热轧态组织的Ti-20Nb合金,经β单相区固溶处理后,原始破碎的β组织全部发生等轴化,并且随着固溶温度的升高,晶粒尺寸逐渐增大;经时效热处理后,在晶界附近处析出具有一定取向的薄片层次生α相,晶内弥散析出平行交错的细小次生α相。并且,在实验温度范围内,固溶温度越高,合金强度越低,塑性越好。经（α+β）两相区固溶处理的时效强化效果明显强于β单相区固溶处理后的,强度差值达160 MPa,主要是因为（α+β）固溶处理后有初生α相的析出。此外,Ti-20Nb合金经β单相区固溶处理后,低于500℃长时间时效和高于500℃短时间时效均对合金具有明显的强化效果。采用弯曲法研究了 Ti-20Nb合金的形变回复特性,分析了合金在不同应变条件下的形变回复率,发现形变回复率随弯曲应变的增加而下降,但在弯曲应变为8%时较6%有所增加,产生该现象的主要原因可能是合金在弯曲变形过程中发生应力滞后现象。