随着人口老龄化加剧，关节疾病的患病率持续上升，人工关节置换手术需求急剧增加。Ti6Al4V合金因其高强度比、低弹性模量和优异耐腐蚀性被广泛使用于承重植入物。然而，由于其硬度和耐磨性不足，限制了其在关节表面的应用。因此，寻求有效强化材料以提升其性能尤为迫切。激光定向能量沉积具有高冷却速率和良好的近净成形能力，为制备复合材料提供了独特优势。基于此，本文以Ti6Al4V为基体，创新性添加稀土硼化物(LaB₆)以原位生成稀土氧化物和生物惰性陶瓷，同时结合生物活性陶瓷(HA)颗粒作为增强相，通过定向能量沉积制备混合相增强钛基复合材料。论文的主要研究内容包括：
研究了不同激光功率、扫描速度和稀土硼化物含量对温度场、应力场分布的影响规律。利用有限元软件COMSOL对单道单层沉积模型进行热力耦合模拟仿真，发现LaB₆能够提高Ti6Al4V沉积过程中的冷却速率和降低温度梯度，进而减小产生的热应力和应力梯度。
分析了不同工艺参数对钛基复合材料成型质量的影响。通过正交试验的极、方差分析以及多元回归分析，明确了各工艺参数对复合材料宽高比的影响权重。激光功率对宽高比的影响最为显著，扫描速度次之，送粉速率的影响相对较小。确定了最优工艺参数组合（350W，5mm/s，0.5r/min）以及最优中心距（0.7mm）和z轴提升量（0.3mm）。
明确了稀土硼化物对钛基复合材料宏观形貌、相组成、显微组织、硬度及摩擦学性能的影响机制。LaB₆能够通过晶粒细化和弥散强化等作用，显著改善Ti6Al4V的抗氧化性，降低孔隙率，并显著提高其硬度和耐磨性，并确定最优了LaB₆含量（4 wt.%）。
获得了生物活性陶瓷对稀土增强Ti6Al4V显微组织和性能的影响规律，揭示稀土硼化物和生物活性陶瓷相之间的协同作用机理。由于HA基摩擦膜的存在以及LaB₆和HA增强相颗粒在力学性能和润滑效应方面的协同强化效果，钛基复合材料的耐磨性得到显著提升，并确定了最优HA比例（8 wt.%）。
综上，本研究通过定向能量沉积成功制备了稀土硼化物-生物活性陶瓷混合增强钛基复合功能材料，显著提升了Ti6Al4V的显微组织和生物摩擦学性能，为延长Ti6Al4V骨科植入物的服役寿命提供理论支撑和实践途径。

生物摩擦学；Ti6Al4V；定向能量沉积；陶瓷颗粒；稀土