近些年来,随着国内外老龄化问题的不断加深,老龄人口比例增长迅速,骨关节疾病问题日益增多,同时,由于自然灾害、交通意外等也会引起大量严重的骨与关节问题,使得人们不得不接受人工关节置换手术。但是人工关节在几十年来的临床应用中,逐渐发现现有的人工关节材料总是因为摩擦磨损性能不佳而造成大量严重的工程失效问题。本文针对上述问题,创新性的提出了一种3D打印Ti-6Al-4V骨架浸渗UHMWPE制备复合材料的设计思路。同时为了进一步改善复合材料的抗磨损性能,采用氧化石墨烯（GO）进行填充改性,并在此基础上展开对该类复合材料的摩擦磨损性能及其潜在应用价值的相关研究。本文的主要研究工作和结果如下:首先,自行设计了类钻石分子的微结构单元,并通过选择性激光熔融技术（SLM）打印出用该结构单元堆砌的多孔开孔的Ti-6Al-4V（TC4）金属骨架,然后以其为基体,以UHMWPE为填充剂,采用热模压浸渗工艺方法制备出新型的复合材料,得到的零件致密度达到98%左右,综合力学性能较好。然后通过DSC曲线等确定了热模压工艺温度为200℃,模压载荷为10MPa。随后,在该工艺参数下制备出纯UHMWPE的TC4骨架复合材料,同时采用填充改性的方法,制备出浸渗UHMWPE/GO的TC4骨架复合材料,并在最后采用体式显微镜和EDS线扫描证明其界面结合性较好。然后,在干摩擦条件下,研究了TC4骨架孔隙率以及GO含量对所制备的TC4骨架复合材料的摩擦磨损性能的影响。结果表明复合材料的摩擦系数和磨损率随着孔隙率的增大呈现先降低后升高的趋势,当孔隙率为56%时,耐磨性更好,磨损率比纯UHMWPE降低了19.67%。在0.1%～1.0%的范围内,GO的含量对摩擦系数的影响较小,但是磨损率随着GO含量的升高而明显降低,当GO含量为1.0%时,较纯UHMWPE下降了19.05%。结果证明纯UHMWPE以磨粒磨损和粘着磨损为主,而TC4骨架复合材料以粘着磨损为主,伴有轻微的磨粒磨损和疲劳磨损。耐磨性提高的主要原因是TC4骨架承担大部分载荷,和GO一起可以防止应力集中,骨架和GO也可以促进散热,防止摩擦热集聚。另外,GO可以提高UHMWPE相的硬度,减小两相硬度差,由于GO的作用,也更加容易在骨架的小梁上以及对磨面上形成自润滑薄膜。除此以外,骨架对磨表面的孔隙还可能有捕捉磨屑,防止其扩散的作用。最后,在不同载荷、不同滑动速度、不同润滑介质条件下,与纯UHMWPE和UHMWPE/GO相比,TC4骨架复合材料的磨损率最低,耐磨性最好,磨粒、疲劳裂纹和剥落层也大大减少。在去离子水和小牛血清的液态润滑介质下,复合材料的摩擦系数降低为0.145左右,但是瞬时摩擦系数波动范围较大,而纯UHMWPE较为平稳。引入TC4骨架以后,与纯UHMWPE相比,剥落层明显减少,且可以避免应力扩散。有限元分析结果显示,与纯UHMWPE和UHMWPE/GO相比,复合材料的应力分布集中在人工髋臼内衬的内表面当中,最大应力集聚范围较小,最大接触应力最小,在人工关节的运用上具有理论优势。