钛合金基体羟基磷灰石复合涂层材料由于具有良好的机械性能和类似人体骨骼组织的生物活性和生物相容性,在现代医疗中已成为替代人工骨骼的主要材料。目前,制备该复合材料的常用方法是热喷涂法,包括高速火焰喷涂、电弧喷涂、等离子喷涂等。这些方法制备的涂层材料随着人工骨在体内工作时间的延长,往往会出现涂层脱落、磷灰石化学成分改变等问题。这主要是由羟基磷灰石涂层与钛合金基体间的附着力较低和热喷涂过程中的高温破坏了羟基磷灰石活性造成的。冷喷涂是区别于热喷涂技术的一种新型涂层制备技术。研究发现,通过对冷喷涂设备的改进和喷射环境的改变可以极大的提高涂层与基体间的附着力,在某些情况下,甚至可以超过传统方法制备的涂层附着力大小。冷喷涂在常温下工作,从根本上解决了热喷涂时的高温对羟基磷灰石生物活性造成的破坏。本文致力于研发一套全新冷喷涂实验系统,并利用该系统进行多组不同参数下的实验研究,探索不同气压,不同喷射距离、不同基板温度等因素对冷喷涂效果的影响规律,寻找能够显著提高冷喷涂涂层附着力,规避现有喷涂方法缺欠的新途径。在充分了解影响冷喷涂喷射效果的各影响因素的基础上,提出了基于基体加热的HA冷喷涂涂层的制备方法。选择了对实验环境影响小,可实现对钛合金基板指定区域加热的感应加热方式,并应用ANSYS对感应加热实验台工作过程进行了仿真,得出在不同时间段内,基板附近空间的感生电磁场分布和基板内部焦耳热分布规律。通过多组不同参数仿真实验,得出了影响感应加热各类因素的最佳参数值和对加热温度的影响规律曲线。确定了感应加热基本规律和加热实验台最佳参数。本文从开发冷喷涂实验设备出发,参照ANSYS仿真实验结果,设计出实验系统的机械样机和冷喷涂涂层实验研究方案。完成了机械系统的组建。根据实验系统的结构特点,基于模块化思想,开发了冷喷涂设备控制系统,该控制系统由运动控制系统和喷射控制系统两部分构成。运动控制系统由上位PC机、PCI6030多轴运动控制卡、接口板及二相步进电机、步进电机驱动器、光电限位传感器组成,负责控制实验台按指定路径运动。喷射控制系统由红外测温传感器、加热电路板、送气电磁阀、送料电磁阀组成,通过计算机的逻辑控制保证实验按照设定喷涂条件进行。冷喷涂实验对系统各项性能有较高的要求,在完成系统软件的编写及系统调试后,对设备的各项性能进行了测试和评价。测试结果表明：该实验系统能够完全满足冷喷涂实验的各项要求,而后利用该设备,制备出了多组不同参数下的钛基HA涂层。经过对涂层性能的分析,可以看出,在不改变HA生物特性和基体机械特性的温度范围内,提高喷射基体表面温度会显著提高涂层与基体间的附着力；增加喷射气体的压强会提高涂层与基体间的附着力；当基板与喷嘴间的距离为1mm,HA颗粒直径等于2.5μmm时,喷涂效果最好等。论文研究工作表明,本文所开发的新型冷喷涂制备系统结构简单,控制灵活,能够实现不同参数下的HA涂层制备实验,具有显著提高涂层附着力的潜力。课题的研究工作为解决当前提高钛基HA涂层附着力,降低制备过程中对HA材料活性的影响提供了一种新的解决方案和实现途径。本文的研究工作得到了国家自然科学基金项目“可控温粉体气射流喷射制备羟基磷灰石复合涂层的研究”的资助,项目编号：50875109,和教育部博士点基金项目的资助,项目编号：20070183101。