钛材是重要的医用植入物材料,然而在生理环境下存在生物活性不足、耐磨性差的问题,影响了其长期植入安全,本文以解决该问题为目标,选用纯钛材与经等通道转角大应变技术制备的大变形纯钛材为研究对象,综合运用微弧氧化及水热处理法对其进行表面改性,对改性膜层作为医用植入物面临的生物相容性、摩擦损伤等关键性能问题展开系统研究,所开展的工作及取得的创新性结果如下：深入研究了电解液中频率、氧化时间、电流密度、Ca／P比和占空比等微弧氧化工艺参数对膜层结构的影响规律。结果表明,降低频率、延长氧化时间可提高微弧氧化膜层表面孔隙的平均孔径、孔隙率、粗糙度、Ca／P比以及金红石相Ti02的相对含量；提高电流密度、降低电解液中Ca／P比可使膜层表面孔隙的平均孔径呈现出先增大后减小的变化规律,而提高占空比则主要改善膜层表面形貌。对比评价了纯钛材与大变形纯钛材微弧氧化膜层的微观组织结构与理化性能。研究发现,与纯钛材微弧氧化膜层相比,大变形纯钛材微弧氧化膜层的孔洞分布更均匀致密,孔径更小,微米级小孔数量更多,孔隙率更高,表面更光滑平整,粗糙度更适宜,硬度值更高,膜-基结合能力更强,耐腐蚀性更好,接触角提高,表面能降低。考察了纯钛材与大变形纯钛材微弧氧化膜层在干摩擦、模拟体液和小牛血清润滑液等不同润滑条件的生物摩擦学性能。研究显示,大变形纯钛材微弧氧化膜层在干摩擦、小牛血清润滑和模拟体液润滑状态下摩擦学性能皆优于纯钛材微弧氧化膜层,小牛血清能起到更有效的润滑作用,小牛血清润滑条件下的大变形纯钛材微弧氧化膜层的耐磨性能更优。为进一步提高生物活性,利用水热法将纯钛材与大变形纯钛材微弧氧化膜层以非晶态的形式存在的Ca2+、PO43-转变为晶态的羟基磷灰石(HA),制备了TiO2/HA复合陶瓷膜层,分析了水热处理对膜层结构及润湿性能的影响。结果表明,水热处理后膜层表面HA颗粒结晶形核可提高膜层表面能,膜层表面HA晶粒数目体积随着水热时间的延长而增加,表面粗糙度呈先下降后上升的趋势。水热处理7天后,大变形纯钛材复合陶瓷膜层表面获得更接近人自然骨Ca／P比的针状HA晶体。对改性膜层进行了体外细胞及血液相容性实验研究。结果显示,所有试样都无细胞毒性,都符合医用材料的溶血率要求,并且大变形纯钛材复合陶瓷膜层的细胞相容性与血液相容性最优,更能有效促进成骨细胞的黏附和铺展,其表面的成骨细胞双层重叠生长结构更为明显,并且血小板没有被激活。综上所述,纯钛材大变形显著改善了其改性膜层的表面结构、硬度、膜基结合力、耐腐蚀性、生物摩擦学及生物相容性等性能,这主要归因于大变形使纯钛材晶体缺陷增多,自由能增加,为改性膜层的形核提供了更多的能量与扩散通道,具有明显的提升表面改性膜层性能的作用。大变形纯钛材微弧氧化及水热表面改性材料在医用性能上的优异表现,为其作为新一代的硬组织置换材料的表面改性提供理论参考和技术支撑。