然而随着人类科技不断发展，人民生活水平不断提高，在工业生产及日常生活中对材料的各种性能都提出了更加严格的要求，单纯的钛合金已不能满足飞速发展的科技，提升钛合金的短板性能迫在眉睫，如耐高温性能、高温抗氧化性能，而耐腐蚀性能、耐磨损性能[5]、抗疲劳性能等等也是钛合金的短板，也亟待提高使得钛合金能在更多的复杂环境游刃有余。如占钛合金总使用量50%的TC4，可在低、中、高各个温段都能保持优良的力学性，同时可以焊接、冷热成型，还可以在热处理中强化，于是用作航空航天工业中的压气机叶片、盘和紧固件，在医疗工程中还可作为人体硬组织植入材料[6]。然而TC4合金表面硬度低，易磨损产生磨损失效[7-8]，植入人体后还容易引起严重和释放有毒离子[9]。因此，提升TC4摩擦性能、增强其生物活性、降低其生物毒性在使用中具有重要意义。

图1。1  TC4在工业和医学中的部分应用

1。2  现阶段常用的钛合金表面改性方法

因为钛合金从上世纪五十年代就开始被人开发、应用，人们为了满足各种不同的使用环境、工作条件，科研工作者们已经尝试使用多种不同方法对钛合金表面进行改性处理，希望使其在更加严苛的条件下拥有更加优异的性能。

例如电镀就是一种非常常用的表面改性方法，它是利用电解原理使金属或合金在零件表面沉积并形成致密、均匀而且结合力良好的金属层。是一种简便、有效的材料表面改性的方法，适合大批量生产并且易于实现机械化大规模生产。电镀的适用范围很广，它可在各种材料各种表面上制备多种膜层。但其由于受到镀槽大小等因素的限制，难以电镀大型工件和形状复杂的工件。电镀产生的废液因含多种阴阳离子，处理报废镀液程序繁琐，电镀时水洗过程产生的废水量极大，如何妥善处理、循环使用废液成了制约电镀发展的大问题。此外，电镀析氢产生的废气也难以处理或回收利用。

热喷涂技术是将镀层材料加热融化，用高速气流将其雾化成极微小颗粒后以很高速度喷射到工件表面上形成覆层。热喷涂技术可以制成各种成分和性能的涂层。喷涂方法多，选用合适的工艺后此法几乎可以在任何固体表面实现喷涂。其缺点为得到的涂层结合强度较低、孔隙率高。喷涂面积小的工件效率较低抬高了成本。喷涂得到的膜层均匀性较差，且影响喷涂涂层质量的因素复杂。在检测喷涂质量时，非破坏性检查难以实现。论文网

等离子喷涂是运用阴阳极之间的高电压将连续通过的工作气体(氩气、氮气、氢气)电离，产生的电子与离子在电场中被加速到很高的速度从而形成高温高速的等离子焰流，喷射枪喷射出的粉末状镀层材料在等离子焰流下融化喷射到集体表面沉积下来，得到致密的层状涂层。

该技术可应用于制备钛合金表面的多种功用陶瓷层，包括氧化锆耐热涂层[10]，氧化铝陶瓷[11,12]，氧化铝复合涂层[13-15]，羟基磷灰石涂层[16,17]，氧化铝/羟基磷灰石涂层等[18]。在临床医学上，等离子喷涂技术可以在钛合金植入体的表面制备羟基磷灰石涂层，用以改善钛合金植入体的生物相容性。但是由于等离子体喷涂过程中瞬间温度极高，又因为羟基磷灰石与钛合金的热膨胀系数差异较大，导致产生很大的热应力，从而使磷灰石涂层与钛合金基体间的结合力不足，植入人体后涂层易发生脱落。等离子喷涂法操作简单、喷涂材料种类丰富、涂层厚度可控制、工件形变量小、效率高，且设备日趋智能化，应用日趋广泛。但除了涂层与基体结合力不足外，运用等离子喷涂法制备的涂层中还容易出现气孔、分层等缺陷，又因为等离子体喷涂法是一种线性方法，很难用于形状较复杂的工件或者曲面上的镀膜，难以得到均匀的涂层。