原位Ti5Si3增强TiC陶瓷涂层

耐磨提升至钛合金13%

通过SiO2液相辅助激光熔覆，涂层获得致密微观结构并原位生成高长径比Ti5Si3纳米增强相，同时保持良好细胞相容性。

陈涛 · Siwei, Xin · 刘德福 · Deng, Zixin · Xianghuan, Liu · Xiong, Yi

Journal of Materials Research and Technology 2026

参数信息

磨损体积比

13.28 %

SiO2含量

20 wt%

技术优势

致密度显著提升

SiO2液相促进熔池传热传质，使TiC纳米颗粒重排，并结合液相烧结与完全熔化/凝固机制，消除了陶瓷涂层的孔隙。

耐磨性大幅领先

优选TiC-20SiO2涂层的磨损体积仅为Ti6Al4V的13.28%，意味着在骨科植入物应用中可显著延长使用寿命。

纳米相原位增强

原位生成的Ti5Si3相呈定向纳米层片和锥形纳米柱结构，具有高长径比，可有效强化陶瓷基体。

细胞相容性良好

MG-63骨肉瘤细胞培养实验结果证实涂层具有良好的细胞相容性，满足植入体生物安全性基本要求。

应用场景

• 骨科植入物表面改性：为钛合金关节、骨钉等植入体提供低磨损且生物相容的陶瓷保护层，延长使用寿命。
• 耐磨涂层：将钛合金的耐磨性提升近7.5倍，可替代传统硬质涂层用于重载摩擦环境。
• 生物惰性陶瓷：提供化学惰性的陶瓷表面，避免金属离子释放，同时保持良好细胞相容性。