Ti-6A1-4V是一种常用的生物医学材料,常被用作骨钉、接骨板以及其他硬骨组织替代材料。然而,钛合金是一种生物惰性金属,表面生物活性及耐腐蚀性不理想,从而限制了其进一步的应用。为此,本论文利用激光熔覆技术,在其表面制备MgO替代的HA涂层,以其改善钛合金表面活性及耐腐蚀性能。首先,对激光熔覆工艺进行了系统的研究。通过大量对比实验,确定了最优化的熔覆工艺：电流为80A、脉宽为2.0 ms、频率为20 Hz、扫描间距为0.4 mm、扫描速度为500 mm/min,离焦量为25～30mm。在此熔覆工艺下,对不同MgO的含量的熔覆层的物相、形貌以及金相组织等进行了分析和观察。实验结果表明,熔覆层内主要物相为Ca3HP4O14、Mg3(PO4)2、Ca3Mg3(PO4)4、MgO、CaTiO3及TiOX。随着MgO含量的增大,CaTiO3的相对含量呈先增大后减小的趋势,Mg3(PO4)2的相对含量则逐渐增大,Ca3Mg3(PO4)4的相对含量表现出减小的趋势,而Ca3HP4014的相对含量几乎保持不变。MgO的含量从16.71 Wt.%增长到37.57 Wt.%时,熔覆层平均晶粒尺寸逐渐减小,当含量大于37.57 Wt.%时,平均晶粒尺寸几乎不变。激光共聚焦结果表明,当MgO的含量小于37.57 Wt.%时,样品表面较平整,而当MgO的含量大于37.57Wt.%时,样品表面比较粗糙。粗糙度呈现先增大后减小的变化趋势,当MgO的含量为37.57 Wt.%,粗糙度最大,其值为39.85 gm。金相分析结果显示,组织区域主要分为熔覆层、热影响区和基底,基底与熔覆层具有良好的冶金结合。对熔覆层样品横截面的显微硬度进行测试,结果表明,随着MgO含量增大,熔覆层内的显微硬度呈现先增大后减小的趋势,当MgO含量为44.52 Wt.%时,熔覆层的显微硬度达到最大值,值为1082 HV0.2。对不同含量的HA/MgO熔覆层的表面润湿性进行了研究。表面能计算结果表明,随着MgO含量的增大,表面能呈现逐渐减小的趋势,说明随着MgO含量的增大,熔覆层的润湿性能逐渐降低。当MgO的含量为16.71 Wt.%时,熔覆层的表面能最大,为62.9mJ/m2,从而说明MgO的替代含量为16.71 Wt.%时,获得的熔覆层润湿性能最佳。各熔覆层与SBF溶液之间的接触角结果也进一步证实了这一点。采用SBF溶液浸泡实验,对各熔覆层的体外活性进行了研究。XRD结果表明,在SBF溶液中浸泡6天后,含有MgO的样品的表面均有CaP沉积层衍射峰出现,随着MgO含量增加,CaP沉积层衍射峰的相对峰强先逐渐增大后减小,当MgO的含量达到28.67 Wt.%时,其衍射峰相对强度最大,表明当MgO含量低于28.67 Wt.%时,MgO替代有利于HA的沉积,当MgO含量高于28.67 Wt.%时,MgO替代不利于HA的沉积。结合UV-vis结果,进一步证明CaP沉积层中OH-含量较少,大部分为PO43-。熔覆层在SBF溶液中浸泡后,表明CaP沉积层的形貌为鱼鳞状,EDS结果显示,随着MgO含量增加,沉积层中Ca/P原子比呈现降低的趋势。最后,对熔覆层在SBF溶液中的耐腐蚀性进行了研究。电化学腐蚀实验结果表明,随着MgO含量增大,熔覆层的腐蚀电位逐渐减小,腐蚀电流呈现出先增大后减小的趋势。通过对比分析可知,MgO含量为16.71 Wt.%的熔覆层具有更加优良的耐腐蚀性能。综合上述分析结果可知,适当的含量的MgO替代HA,制备的HA/MgO熔覆层具有优良的润湿性,更加有利于诱导CaP沉积,同时还可提高钛合金基底在SBF溶液中的耐腐蚀性能。