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钛合金因具有比强度高、生物相容性好、耐腐蚀性能优异等特点而被广泛用于骨科、牙科等医疗领域。其中最常用的医用材料是Ti-6Al-4V,然而其含有对人体有害的钒元素和铝元素,所以目前倾向于使用纯钛替代钛合金作为医用材料。但纯钛由于强度不足、硬度较低、耐磨性能较差等问题,而限制了自身的广泛应用。为了解决上述问题,可以通过向纯钛基体中添加亚微米级的氧化锆增强相制备钛基复合材料,以此来提高材料的性能。本文利用选区激光熔化技术(Selective Laser Melting,SLM)成功制备了ZrO2/Ti生物复合材料,并对ZrO2/Ti复合材料的成形工艺及性能进行了相关研究。主要研究内容如下:(1)制备了ZrO2/Ti复合粉末体系,并对其进行了选区激光熔化成形工艺试验研究。研究表明成形样件的致密度随着激光线能量密度的增加而增加。当激光线能量密度η=333.33 J/m时(P=160 W,v=0.48 m/s),ZrO2/Ti复合材料样件的成形质量较好,样件截面光滑,接近全致密,无明显的孔隙出现,此时样件的致密度高达99.04%。(2)分析了SLM成形ZrO2/Ti复合材料的物相和微观组织。在优化的工艺参数下,SLM成形ZrO2/Ti复合材料样件的微观组织发生了马氏体相变:β相→针状的马氏体α?相。此外,氧化锆增强相的添加使得成形样件的晶粒得到细化。通过扫描电子显微镜观察到,氧化锆增强相以点状的形式弥散分布在纯钛基体上,组织细小且分布均匀。(3)研究了工艺参数对SLM成形ZrO2/Ti复合材料的显微硬度和摩擦磨损性能的影响。在本文所采用的工艺参数下,成形样件的显微硬度和耐磨性能均随着激光线能量密度的增加而增加。(4)利用SLM成形技术制备了氧化锆含量分别为1wt.%、3wt.%和5wt.%的三种复合材料样件和纯钛样件,以研究氧化锆增强相对成形样件性能的影响。由于氧化锆颗粒的弥散强化和细晶强化作用,SLM成形ZrO2/Ti复合材料的显微硬度和压缩性能显著提高,并且随着氧化锆含量的增加而增加。当氧化锆含量为5wt.%时,ZrO2/Ti复合材料样件的平均显微硬度和抗压强度分别为464 HV和1424 MPa,相较于纯钛样件均提升了一倍。氧化锆增强相的添加,使得ZrO2/Ti复合材料的耐磨性能和耐腐蚀性能与纯钛相比有明显的提高,并且随着氧化锆含量的增加而逐步增强。(5)通过SLM成形技术制备了ZrO2/Ti复合材料多孔结构样件,同时对ZrO2/Ti复合材料样件的生物相容性进行了初步研究。结果表明,ZrO2/Ti复合材料具有良好的生物相容性,无细胞毒性,并且ZrO2/Ti多孔结构表面上的细胞生长粘附情况优于纯钛多孔结构。