人工关节常承受数倍于人体体重的载荷，在一年内经历几百万次往复运动，极易发生疲劳磨损。钛合金因其高强度、耐腐蚀和生物相容性好等优良性能，是人工关节常用的材料。但钛合金的塑性高、硬度低、耐磨性差、对微动磨损敏感等缺点限制了其作为人工关节的广泛应用。本研究针对钛合金人工关节耐磨性差和使用寿命短的问题，开展起织构表面改性及仿生功能涂层设计、制备和摩擦学性能研究。首先利用激光加工技术在钛合金表面构造不同凹坑直径和密度的织构图案，考察了不同织构形貌钛合金在干摩擦及全氟聚醚润滑下的摩擦学性能，优化了表面织构形貌参数。进一步，在钛合金表面开展软硬交替仿生功能涂层结构设计、制备成型及摩擦学性能研究。从关节软骨的多尺度软/硬结合组织特性出发，利用激光加工、热氧化处理及表面涂层技术，构建软硬交替类似于蜂窝组织的复合涂层，并系统研究了构建的仿生复合涂层的微观形貌、组分结构及摩擦磨损性能，揭示其在各种条件下的摩擦磨损机理和抗磨失效机制。研究发现，该仿生功能化涂层具有极好的抗磨承载能力、耐磨性能和较低的摩擦系数，可显著提高人工关节的耐磨寿命和服役性能。

钛合金；表面织构；仿生涂层；摩擦磨损