王凤彪，刘静凯，李丽丽，舒启林

（沈阳理工大学机械工程学院，辽宁 沈阳 110168）

超声辅助对钛合金表面微弧氧化生物膜层的增韧作用

王凤彪*，刘静凯，李丽丽，舒启林

（沈阳理工大学机械工程学院，辽宁 沈阳 110168）

为了提高钛合金表面微弧氧化(MAO)生物膜层的断裂力学性能，将超声波引入微弧氧化工艺，并通过控制占空比制得具有不同孔径和厚度的微弧氧化膜。采用扫描电镜、X射线衍射仪、四点弯曲法、模拟体液浸泡试验对比了无超声辅助和超声辅助微弧氧化膜的表面形貌、相组成、断裂韧性和生物学性能。结果表明，与无超声辅助试样相比，超声辅助试样更致密，更厚，断裂韧性更优。微弧氧化膜断裂力学提高的原因为：部分TiO2由锐钛矿相转变为金红石相，以及超声空化效应使氧化膜致密化和增厚。

钛合金；微弧氧化；超声辅助；断裂韧性；增韧机制；生物相容性

First-author’s address:School of Mechanical Engineering, Shenyang Ligong University, Shenyang 110168, China

医用钛合金表面生物钙磷氧化膜改性有激光熔覆、等离子喷涂、阳极氧化等方法，但都有不同程度的膜/基结合力差的缺馅，导致该器件植入生物体后出现脱膜缺陷，引起植入失败或植入体寿命变短等问题。应用微弧氧化[1-3](Micro-arc Oxidation，简称MAO)技术处理钛合金，在其表面原位生长一层生物陶瓷膜，能够有效提高膜层的耐磨性和耐蚀性，选用适当的电参数和溶液组分可制备出功能膜[4-5]。该法无需引入外部陶瓷物料，而是在钛合金表面生成氧化物并直接烧结成氧化陶瓷膜，故膜/基结合力好[6]，尤其适用于需长期正常工作的生物体可替换材料。……