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本文在研究类金刚石薄膜制备工艺的基础上,通过调整软硬非晶碳膜的搭配方式,交替沉积合成了一系列结构和性能不同的类金刚石薄膜。探究了这些结构和性能不同的类金刚石薄膜对人工关节表面性能的改善效果,为类金刚石薄膜在人工关节表面的应用做基础理论研究。对合成的多层类金刚石薄膜利用划痕法研究了薄膜与基体的结合强度;测量了薄膜的显微硬度、纳米硬度及弹性模量。通过拉曼光谱(Raman)及X射线光电子能谱(XPS)对薄膜的结构进行了表征,分析不同结构对性能的影响。在销盘式摩擦磨损试验机上测试了类金刚石多层膜在大气环境下的摩擦磨损性能;将不同结构的类金刚石多层膜在人工关节表面进行模拟沉积,在胎牛血清的模拟体液中对人工关节表面的贴片样品的摩擦学性能作了评价,探讨DLC薄膜对关节表面性能的改性效果。结果表明,多层膜中软硬膜的搭配方式,对薄膜的结构、弹性模量、显微硬度等力学性能影响明显。所制备的薄膜摩擦系数较低,在具有高硬度的同时也能具有高的弹性。本研究中制备的薄膜厚度从0.3μm至1.2μm,薄膜的表面质量随着厚度的增加变差,表面剥落及黑色颗粒增多。人工关节材料表面制备多层类金刚石薄膜之后,材料的显微硬度和弹性模量大幅度提高。随着薄膜中组成膜层的变化,薄膜的硬度和弹性模量也在一个较宽的范围内变化。调整多层类金刚石薄膜中的膜层组成,多层膜的弹性模量最高可以达到398GPa以上,显微硬度最高在60GPa以上,且以DC0v/DC80v的搭配方式下镀制类金刚石薄膜的机械性能最为优异,薄膜的致密性良好。本研究中引入了金属钛的过渡层,显著提高了多层膜与基体的结合力。多层膜具有非常优异的耐磨性能,它与SiC球在大气下对磨的摩擦系数稳定在0.08,在胎牛血清的缓冲液中多层类金刚石薄膜与超高分子聚乙烯对磨,在经过20万循环后薄膜表面完好。在人工关节表面沉积类金刚石薄膜后,与超高分子聚乙烯材料对磨,聚乙烯材料的磨损量明显低于与钴铬合金对磨时的磨损量,且摩擦磨损后薄膜仍然完好。综合研究表明,本文采用磁过滤真空弧源沉积方法合成了具有良好的膜基结合力高硬度、高弹性模量、优异的抗磨损性能的类金刚石多层薄膜。该多层膜有望在改善人工关节摩擦学性能方面应用。