纯钛是一种比重小、熔点高、耐蚀性强和生物相容性好的金属材料,优异的性能使其成为了一种理想的材料,但现阶段对钛的应用主要集中在造价敏感度低的领域,高造价限制了钛制品的进一步应用。作为工程材料其力学性能要低于一些钛合金,不能满足高强度领域要求。制备出高强度的纯钛,一方面可以扩大纯钛的应用领域,满足不同强度要求。另一方面,避免了合金化手段制备高强度钛合金时的高成本。高强度纯钛的制备具有很大的应用价值和现实意义。选用成本低廉的氢化钛粉末作为原材料,对氢化钛粉末进行高能球磨处理,制备出具有超细晶粒的氢化钛粉末。在自制的固结系统中,对超细氢化钛粉末进行压坯、快速的加热固结,最后挤压获得具有超细结构的纯钛。以高能球磨1小时粉末为原料,在1050℃、1150℃、1250℃固结保温10分钟后挤压得到纯钛。其中1050℃固结保温10分钟样品的组织最为细小均匀,横截面金相组织是由细针状组织和超细晶组织相间分布构成,部分细针状组织呈现出的魏氏体形态的片层状结构。纵截面组织由粗大针状组织、等轴晶组织和超细晶组织构成,呈现出沿挤压方向分布排列的特征。1050℃固结保温10分钟挤压样品的力学性最好,抗拉和屈服强度分别为859.23 MPa和732.76 MPa,延伸率为2.8%,显微硬度为293 HV,但相对致密度较低为97.89%。在1050℃的固结温度下,随着固结保温时间的延长,样品的组织逐渐长大,细针状组织轴径比减小。其中保温15分钟样品金相组织中的超细晶比列最高。研究发现超细晶区域主要由α-Ti和TiH相构成,细针状组织为α-Ti。1050℃固结保温15分钟挤压样品的力学性能最好,抗拉、屈服强度和延伸率分别为903.12 MPa、731.11 MPa和8.8%,显微硬度为296 HV,由此确定1050℃固结保温15分钟为最佳固结工艺。1050℃固结保温15分钟挤压样品经700℃/6h的退火处理后,金相组织为等轴晶,氢含量降为0.001%,相对致密度增加至99.93%。显微硬度为264 HV,屈服强度、抗拉强度和延伸率分别为794.37 MPa、932 MPa 和 26.23%。球磨1、3、6、9小时氢化钛粉末的晶粒尺寸分别为101 nm、84 nm、90.25 nm、96.5 nm。随氢化钛粉末晶粒尺寸的降低,制备纯钛的魏氏体形态片层组织增多,氢含量降低,相对致密度增加。其中球磨6小时粉末制备纯钛的强度最高,屈服和抗拉强度可达1046.96 MPa和1118.91 MPa,延伸率为2.9%,显微硬度为529 HV。