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钛合金表面钽涂层可控制备及其摩擦学性能研究

   随着生物医学技术的不断发展，植入式生物医用材料常被用于置换或矫正修复人体受损部位，需求日益增加。Ti6Al4V具有比强度高、弹性模量低、易加工成型、资源丰富等优点，是应用最广泛的生物材料之一。然而，其耐磨性较差，磨损产生的碎屑影响周围的人体组织甚至引起组织病变。在钛合金表面制备耐磨性好、生物相容性高的涂层，是解决钛合金耐磨性的有效方法之一。金属钽（Ta）具有高的耐磨性、耐腐蚀性和良好生物活性，近数十年，作为一种新型生物材料，受到广泛的关注。课题采用磁控溅射技术，在钛合金表面制备Ta涂层。通过调节沉积偏压，制备单层、纳米多层复合钽涂层。对比研究了多层结构的构建对钽涂层结构、性能的影响；并研究了沉积偏压对涂层结构、性能的影响。结果表明：沉积偏压对Ta涂层的微观结构影响较大，在直流偏压（-50 v）下制备的单层钽涂层为单一β相结构，多层结构钽涂层中α相和β相两种结构并存。钽涂层显著提高了涂层试样的硬度和耐磨损性能，降低了由于钛合金磨损腐蚀引起人体组织病变的风险。研究结果为钽涂层可控制备及其在生物医学工程领域的应用提供了理论指导和技术支撑。