医用钛合金Ti6A14V在耐蚀性、耐磨性、生物相容性和力学性能方面具有良好的综合性能,是医用植入体的首选材料。但是,随着服役时间的增加,Ti6A14V植入体会受到体液腐蚀,并释放有毒的V5+、Al3+等金属离子,导致人体产生不良反应;另外,Ti6A14V耐磨性较差,磨损后的植入体会产生无菌松动,导致植入体失效。本文基于Ti6A14V临床应用中存在的问题,采用磁控溅射技术在其表面制备了Ta2O5/Ta2O5-Ti/Ti复合涂层,围绕涂层的设计与制备、残余热应力、微观结构、结合强度以及磨损与腐蚀行为开展了系统地研究。基于梯度材料理论,在Ti6A14V表面设计了 Ta2O5/Ti双层涂层、Ta2O5/Ta2O5-Ti/Ti复合涂层和Ta2O5-Ti梯度涂层,采用ANSYS软件分析了涂层的残余热应力特性,研究了中间层的层数与厚度、沉积温度对残余热应力的影响,结果表明:(1)涂层的最大残余热应力随中间层层数的增加而减小,但随着沉积温度的升高而呈线性增加;(2)随中间层厚度的增加,Ta2O5/Ta2O5-Ti/Ti复合涂层和Ta2O5-Ti梯度涂层的最大残余热应力减小。采用磁控溅射技术在Ti6A14V表面制备了 Ta2O5单层涂层、Ta2O5/Ti双层涂层和Ta2O5/Ta2O5-Ti/Ti复合涂层(代号分别为ZD1、ZD2和ZD3)。系统研究了涂层试样的微观结构、结合性能、力学性能、耐磨性能和耐蚀性能,结果表明:(1)Ta2O5膜层为非晶结构,Ta的价态为Ta5+;(2)涂层表面粗糙度由大到小的顺序是:ZD1>ZD2>ZD3;(3)涂层中存在元素扩散现象,Ta、Ti和O元素分布于整个涂层并扩散到基底;(4)中间层Ti和Ta2O5-Ti/Ti能显著提高Ta2O5涂层与Ti6A14V基体之间的结合强度,ZD3试样的涂层结合强度较ZD1和ZD2分别提高299.4%和171.4%;(5)ZD3试样的硬度、弹性模量和H3/E2较ZD1试样分别提高63.9%、66.5%和58.8%;(6)三种涂层均能提高Ti6A14V钛合金的耐磨损性能,其中ZD3的磨损率较ZD1和ZD2分别低55.3%和80.4%;(7)三种涂层对Ti6A14V钛合金具有良好的腐蚀保护作用,而且Ta2O5膜层越厚,涂层的耐腐蚀性能越好;耐腐蚀性能由高到低的顺序依次为ZD1>ZD2>ZD3。