本文通过氟羟基磷灰石(HAF)涂层的成分梯度和结构梯度设计,采用磁控溅射技术制备得到HAF/YSZ/Ti6Al4V生物梯度涂层复合材料。利用X—射线衍射仪(XRD)、红外光谱(FTIR)、扫描电镜(SEM)、原子力显微镜(AFM)、能谱仪(EDS)、X光电子能谱(XPS)仪等多种现代分析手段,研究了HAF/YSZ梯度涂层的物相组成、表面和界面微结构、力学性能以及氟含量对涂层物相和微结构的影响,分析了HAF/YSZ/Ti6Al4V复合材料在模拟体液(SBF)条件下生物活性、稳定性及其机理。实验结果表明:采用湿化学法可以制备平均粒径为37.2nm的HAF粉体,粉体形貌以短棒状和针状为主,F可以促进磷灰石晶体的形成。随氟引入量的增加,HAF晶粒发育得更加完善。热压烧结制备的HAF靶材及HAF/YSZ复合靶材,其密度能够满足射频磁控溅射对靶材的高致密度要求,同时引入适量氟可以改善靶材的溶解稳定性。磁控溅射制备得到的HAF/YSZ生物梯度涂层以非晶态为主,且存在OH~-的分解缺失;梯度涂层的钙磷比n(Ca)/n(P)随引氟量的增加,沿涂层表面至基体由1.69增加至1.75,但均接近HA理论化学计算值1.67;HAF/YSZ梯度涂层表面粗糙,呈多孔岛状结构,有利于新生骨组织的生长。适当的后处理可以使HAF/YSZ生物梯度涂层中因溅射发生分解缺失的OH~-得以恢复,氟元素使梯度涂层具有利于新骨生长的表面和断面形貌,及良好的生物活性。磁控溅射制备的HAF/YSZ/Ti6Al4V生物梯度涂层复合材料界面结合强度平均为55.8MPa。其界面结合状态包含机械锁合、化学键结合及扩散结合,并以化学键结合为主,化学键结合对复合材料界面结合强度的影响起主导作用。在模拟体液实验中,HAF/YSZ生物梯度涂层复合材料表现出良好的抗溶解性、生物活性,比HA涂层复合材料具有更好的化学稳定性和力学稳定性。