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Ti-HA功能梯度材料(FGM)是具有良好发展潜力和应用前景的新型医用种植体材料。低HA含量的Ti-HA成分层主要用于FGM的内层起承载的作用。本文重点研究HA体积分数在20%以下的Ti-HA FGM及各成分层的显微组织和力学性能。采用320MPa冷压,1100℃保温2.5h,Ar气氛保护的工艺制备Ti-xvol%HA (x≤20)复合材料及Ti-HA FGM (x≤10)。借助光学金相、XRD、SEM及体视学相关概念研究和评价材料的陶瓷相、金属基体形貌特征,并利用三点弯曲试验测量材料的力学性能。结果表明,烧结过程中,Ti与HA发生化学反应,生成CaO和TixPy。,陶瓷相分布均匀,以第二相粒子形式存在于金属基体的空洞处。HA含量增加,陶瓷相的体积分数由8%增至75%,平均颗粒体积由102μm3增至104μm3,增长趋势可分为稳定区,快速增长区及再稳定区三个阶段。HA可细化基体组织,同时氧原子向Ti基体中扩散使c轴方向上晶格畸变显著。材料线收缩率、密度及相对密度均随HA含量的增加而下降,并在HA含量较低时表现出对微量HA加入的敏感性。陶瓷相在复合材料中的作用方式为空洞效应,成为脆性破坏发生的起始区,使抗弯强度由657MPa降至44MPa,弹性模量由75GPa降至18GPa。FGM各层间陶瓷相富集,使断裂呈分层破坏的方式。梯度层存在残余热应力缓和作用,Ti层受到拉应力17.3MPa;Ti-5vol%HA层及Ti-10vol%HA层分别受到压应力2.3MPa和6.3MPa。