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钛合金耐磨表面层的构建及其性能研究

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钛合金由于其优良的力学性能、生物相容性和相对较低的弹性模量，已经被视为骨组织修复及置换的理想材料。作为植入生物医用材料，人体内复杂的环境对钛合金的耐磨耐蚀性能提出了严格的要求。钛合金构件在受力情况下，会导致磨屑或金属离子进入人体，引起炎症或其他副作用，对患者带来痛苦，而且也降低了材料本身的使用寿命。因此，进一步提高生物医用钛合金在人体内的耐磨及耐蚀性能成为了钛合金研究领域的热点之一。
腐蚀和磨损都开始于材料的表面，因此可以通过适当的表面改性手段提升材料的耐磨耐蚀性。本研究针对目前新开发的低模量Beta型钛合金表面耐磨性能差的问题。利用激光气体氮化与激光表面织构化复合工艺，在Beta型钛合金（Ti-35Nb-7Zr-5Ta）表面制备了含氮化钛涂层的织构化表面。制备的复合涂层兼具了氮化钛涂层硬度高、化学稳定性高与织构化表面摩擦因数小的优点，极大地提高了生物医用钛合金表面耐磨耐蚀性能。