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纯钛等金属材料具有良好的机械性能和生物相容性,但其不具有生物活性,无法与植入区骨组织形成化学结合,其固位只能依靠机械嵌合;以羟基磷灰石为代表的磷酸钙陶瓷具有较好的生物活性,能够与植入区骨组织形成稳定的化学结合,然而其机械性能差,无法承受生理载荷。表面涂层技术可以将二者的优势结合在一起,目前在纯钛等金属表面制备磷酸钙涂层的技术较多,然而均存在结合强度低、物相活性差等问题。激光熔覆技术能够使涂层与基材之间发生冶金结合,提高涂层的结合强度,但是其涂层内部物相的生物活性及稳定性较差。本课题将激光快速成形技术应用于纯钛表面磷酸钙生物活性陶瓷涂层的制备研究,以CaHPO4·2H2O和CaCO3混合粉末为原料,探讨了原料粉末钙磷比、激光功率、扫描速度和热处理条件对涂层生成物相的影响规律;在优化的工艺条件下,在纯钛表面制备出了HA涂层;并对该涂层材料的机械、理化和生物学性能进行了评价,探索出了一种纯钛表面HA涂层制备的新方法,为HA涂层材料的进一步制备研究及应用奠定实验基础。研究方法:1.通过分组设计,进行涂层的成形制备,利用X射线衍射和能谱分析技术,分析原料粉末钙磷比值、激光功率、扫描速度和热处理条件对涂层内部物相的影响规律。2.在优化的条件下制备出纯钛表面HA涂层,利用X射线衍射、能谱分析、扫描电镜等技术及力学实验对其微观组织结构、元素分布、物相组成和机械性能进行表征。3.采用静态浸泡实验方法,以经表面处理后的纯钛为对照组,对涂层材料在模拟体液中的溶解和沉积行为进行研究。4.采用成骨细胞与材料共培养技术和动物骨内植入实验,研究涂层材料与成骨相关的生物学性能。研究结果1. CaHPO4·2H2O和CaCO3混合原料粉末的钙磷比对激光快速成形技术制备的涂层物相具有显著的影响,其中钙磷比为2.0时可以在纯钛表面生成含HA、α-TCP和TTCP生物活性物相的涂层。2.在激光的低功率区,即450 w～550 w的范围内,涂层中的HA成分分解较少,同时所含的生物活性物相保持了较高的水平;而激光的扫描速度对涂层生成物相无显著性影响。3.获得了制备磷酸钙涂层的优化工艺参数,即原料粉末钙磷比为2.0、激光功率450 w、扫描速度200 mm/min、搭接率35 %、送粉速率2.0 g/min、光斑直径3.0 mm;在上述优化参数下,在纯钛表面制备出了含HA、α-TCP和TTCP生物活性物相的涂层;该涂层的微观表面凹凸不平,内部含有微孔,涂层与基材之间形成了冶金结合;从基材到涂层表面存在渗P的基材层（Ti3P层）、CaTiO3层和陶瓷层等三层结构;其中,Ti3P层硬度最高,达到了1263.0±35.3 HV0.1,而陶瓷层硬度最低,达到了482.2±20.3HV0.1。4.随着涂层热处理条件的不同,涂层内部的物相也发生变化,当热处理温度为800℃、保温时间6 h时,涂层内部的物相全部转变为HA;热处理后,涂层与基材之间的结合强度达到了24.50±0.72 MPa。5. HA/Ti涂层在模拟体液中会释放出一定量的Ca、P离子,但对模拟体液的pH值没有显著影响,同时可以诱导HA颗粒在涂层的表面发生沉积。6. HA/Ti涂层能够促进成骨细胞的早期黏附、增殖和ALP活性,成骨细胞在涂层表面呈立体、多向性伸展。7. HA/Ti涂层能够促进植入区的骨再生和骨改建,并能够与再生骨形成紧密的结合。结论在优化的工艺条件下,激光快速成形技术结合热处理技术可以在纯钛表面制备出HA涂层,该涂层与基材间形成了良好的结合,并具有较好的生物活性,能够促进成骨细胞的早期黏附和增殖,进而促进了骨组织的早期形成和改建,而且能与再生骨组织形成紧密的骨结合。