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人体硬组织替换材料包括金属材料、高分子材料和陶瓷材料,其中陶瓷材料中的羟基磷灰石被视为首选的生物材料,但较低的断裂韧性限制了其在人体承载部位的应用。在金属基表面通过表面改性技术制备获得生物陶瓷涂层,能够较好地结合金属良好的综合力学性能,使其具有广泛的应用前景和实际可操作性。本文着重研究利用碳酸钙(CaCO3)和二水磷酸氢钙(CaHPO4·2H2O)为原料在TC4表面以预置粉末方式激光熔覆原位合成HA生物复合陶瓷涂层。通过关键化学反应的化学热力学分析和熔覆过程温度场数值模拟分析,指导激光熔覆HA复合涂层工艺参数的选择；而生物陶瓷涂层制备则采用两次不同工艺参数的激光熔覆分别获得过渡层和陶瓷层,并经适当的后处理工艺提高涂层HA含量。本文的主要工作和成果如下：1.利用CaHPO4·2H2O和CaCO3作为原料激光熔覆合成HA以及主要杂质相的关键反应热力学分析表明,当温度小于1500K时,合成HA反应的△G小于0,满足生成HA物质热力学条件。2.利用ANSYS软件,针对在TC4基体表面以预置粉末方式激光熔覆制备生物陶瓷过渡层的特点,对熔池形貌和尺寸进行了数值计算,并与熔覆试样截面对比验证。探讨分析了工艺参数对温度场、熔池深度和形貌的影响,预置层厚度与工艺参数选择的关系,从而有效指导过渡层激光熔覆实验参数的确定。3.以预置粉末方式供给由CaCO3和CaHPO4.2H2O混合粉末以及Ti组成的前驱体粉末,采用两次不同工艺参数激光扫描,分别熔覆了过渡层和陶瓷层,从而获得了基体与过渡层、过渡层与陶瓷层结合紧密的生物梯度涂层,并以涂层物相组成、表面形貌和截面形貌为指标,对熔覆工艺参数、预置粉末钙磷原子配比以及热处理对涂层的影响进行了分析研究。4.通过利用CaCO3和CaHPO4.2H2O混合粉末以及Ti粉作为原料在钛合金表面两次不同工艺参数激光熔覆以及适当热处理,获得了结合性能好、表面HA含量高的生物陶瓷梯度涂层,有助于加快激光熔覆技术在钛合金基体表面涂敷HA生物陶瓷涂层领域研究应用的步伐。