本项目首先通过设计制作石墨坩埚加热体；来开发一种新的钛合金熔炼技术，即设计制备防污染坩埚涂层，并通过研究分析涂层、气氛对钛合金熔炼的影响规律来利用真空感应熔炼炉熔炼钛合金。然后依据各种纯金属元素的人体生物效应及其特征，对Ti合金基体材料进行了合理的成分设计。选用的合金元素主要有Zr、Sn、Nb。其中Zr和Sn细化晶粒，强化效果好，可有效提高Ti合金的强度，Nb使同素异构转变温度下降，称为稳定化元素。进而通过真空感应熔炼炉制备出近型钛合金Ti–5Al–Nbx–Snx–Zrx，并对该合金的组织及性能进行了观察与分析。 通过确立K_2Ti_6O_13的合成工艺，对K_2CO_3和TiO_2配比（简称K/T比）、煅烧温度、反应时间等工艺参数的控制，来摸索K_2Ti_6O_13晶须的制备工艺。试验过程中将K_2CO_3和TiO_2按不同的摩尔比混合，混合料经球磨（或研钵反复研磨）后，装入石英坩埚放入高温箱式炉中，在不同温度下煅烧不同时间，并对烧结产物的微结构进行了分析和表征。利用高温XRD对钛酸钾的合成动力学进行了研究，最后对不同温度下的X–射线衍射图谱进行对比分析，研究K_2Ti_6O_13晶须合成的动力学过程，进而优化K_2Ti_6O_13合成工艺，得出K/T＝1：5～1：6，煅烧温度在900～1050℃，保温0.5～2h即可得到最佳长径比且质量好、分散性好的钛酸钾晶须。 运用原位自生理论，采用KDC法制备K_2Ti_6O_13/Ti–5Al–Nbx–Snx–Zrx梯度生物医学复合材料，对涂层的显微形貌、相组成、涂层与基体间的结合状态及涂层生成机理等进行研究。 通过摩擦磨损实验、模拟体液培养实验、细胞培养实验和血液相容性实验对K_2Ti_6O_13/Ti–5Al–Nbx–Snx–Zrx梯度生物医学复合材料的耐磨性、生物相容性和生物活性进行分析评估。 采用真空悬浮炉成功浇铸成型人体髋关节。产品的表面质量好，成型率高，有很好的产业化前景。 随着科学技术不断发展及防治疾病的需要，在材料科学、材料化学、材料物理等领域和医学、药学等学科之间形成了一门新兴的边缘科学—生物医学材料。目前生物医学材料的研究和开发在国内外异常活跃，这一领域的研究成果与人们的健康息息相关，具有很大的经济效益和社会效益。 纵观生物医学材料的发展和市场需求发现，随着人口老龄化及中青年创伤的增加，用于矫形外科和牙科的硬组织修复和替换材料的需求一直呈直线上升[6～9]。每年全世界用于硬组织修复和替换的医用材料工业产值为几亿美元，并以较快的速度增长。就我国来讲，人工关节替换年增长率高达30%。因此，研究和开发硬组织修复和替换材料不仅直接关系到人类的生命健康，而且也具有重大的经济意义。在美国、日本和欧洲等发达国家钛基生物材料作为硬组织修复和替换材料已经逐渐取代了不锈钢和钴—铬合金的统治地位。

本项目首先通过设计制作石墨坩埚加热体；来开发一种新的钛合金熔炼技术，即设计制备防污染坩埚涂层，并通过研究分析涂层、气氛对钛合金熔炼的影响规律来利用真空感应熔炼炉熔炼钛合金。然后依据各种纯金属元素的人体生物效应及其特征，对Ti合金基体材料进行了合理的成分设计。选用的合金元素主要有Zr、Sn、Nb。其中Zr和Sn细化晶粒，强化效果好，可有效提高Ti合金的强度，Nb使同素异构转变温度下降，称为稳定化元素。进而通过真空感应熔炼炉制备出近型钛合金Ti–5Al–Nbx–Snx–Zrx，并对该合金的组织及性能进行了观察与分析。 通过确立K_2Ti_6O_13的合成工艺，对K_2CO_3和TiO_2配比（简称K/T比）、煅烧温度、反应时间等工艺参数的控制，来摸索K_2Ti_6O_13晶须的制备工艺。试验过程中将K_2CO_3和TiO_2按不同的摩尔比混合，混合料经球磨（或研钵反复研磨）后，装入石英坩埚放入高温箱式炉中，在不同温度下煅烧不同时间，并对烧结产物的微结构进行了分析和表征。利用高温XRD对钛酸钾的合成动力学进行了研究，最后对不同温度下的X–射线衍射图谱进行对比分析，研究K_2Ti_6O_13晶须合成的动力学过程，进而优化K_2Ti_6O_13合成工艺，得出K/T＝1：5～1：6，煅烧温度在900～1050℃，保温0.5～2h即可得到最佳长径比且质量好、分散性好的钛酸钾晶须。 运用原位自生理论，采用KDC法制备K_2Ti_6O_13/Ti–5Al–Nbx–Snx–Zrx梯度生物医学复合材料，对涂层的显微形貌、相组成、涂层与基体间的结合状态及涂层生成机理等进行研究。 通过摩擦磨损实验、模拟体液培养实验、细胞培养实验和血液相容性实验对K_2Ti_6O_13/Ti–5Al–Nbx–Snx–Zrx梯度生物医学复合材料的耐磨性、生物相容性和生物活性进行分析评估。 采用真空悬浮炉成功浇铸成型人体髋关节。产品的表面质量好，成型率高，有很好的产业化前景。 随着科学技术不断发展及防治疾病的需要，在材料科学、材料化学、材料物理等领域和医学、药学等学科之间形成了一门新兴的边缘科学—生物医学材料。目前生物医学材料的研究和开发在国内外异常活跃，这一领域的研究成果与人们的健康息息相关，具有很大的经济效益和社会效益。 纵观生物医学材料的发展和市场需求发现，随着人口老龄化及中青年创伤的增加，用于矫形外科和牙科的硬组织修复和替换材料的需求一直呈直线上升[6～9]。每年全世界用于硬组织修复和替换的医用材料工业产值为几亿美元，并以较快的速度增长。就我国来讲，人工关节替换年增长率高达30%。因此，研究和开发硬组织修复和替换材料不仅直接关系到人类的生命健康，而且也具有重大的经济意义。在美国、日本和欧洲等发达国家钛基生物材料作为硬组织修复和替换材料已经逐渐取代了不锈钢和钴—铬合金的统治地位。