脉冲激光重熔构建Ti6Al4V微织构表面对耐磨性、耐蚀性及生物相容性的协同增强机制研究

本文推荐：该研究通过脉冲激光表面重熔(PLSR)技术在Ti6Al4V合金表面构建2-5μm微沟槽和梯度"织构-熔覆层"，实现α→α′/α″马氏体相变，使显微硬度提升55%（370→575 Hv），摩擦系数降低51%（0.63→0.31），腐蚀电流密度下降59.4%（5.463→2.217×10-6A·cm-2），接触角降低40.5%（68.79°→40.91°），显著促进MC3T3-E1细胞增殖，为骨科植入物表面多功能改性提供新策略。

　　

Highlight
通过调控长脉冲激光的脉宽和频率耦合，在表层获得2-5μm接触导向微沟槽和205.5μm深的α(α′)-Ti马氏体强化层，构建由表面织构-熔覆层-热影响区组成的连续梯度结构。

Morphological characterization of the PLSR layer
图2显示不同脉冲激光参数下的合金表面形貌。当激光光斑尺寸相同时，随着脉冲功率增加，重熔区尺寸增大。脉宽1ms、频率10Hz、功率40W时（PLSR-1），重熔斑点尺寸541.68μm，斑点重叠率39%。持续增加脉宽会导致重熔...

Conclusion
本研究得出以下结论：
1）通过调控长脉冲激光的脉宽-频率参数，在Ti6Al4V表面获得2-5μm接触导向微沟槽和α(α′)-Ti马氏体强化层，构建表面织构-熔覆层-热影响区的梯度结构；
2）重熔层发生马氏体相变使显微硬度从370Hv提升至575Hv，摩擦系数从0.63降至0.31，磨损率降低36.2%（11.2→7.15×10^-6mm³·N^-1·m^-1）；
3）表面形成的钝化膜使开路电位从-0.2331V升至0.0228V，腐蚀电流密度降低59.4%（5.463→2.217×10^-6A·cm^-2）；
4）PLSR处理使水接触角从68.79°降至40.91°，显著促进MC3T3-E1细胞增殖和生物相容性。