针对Ti基生物医学材料在临床应用中遇到的关键问题—成本和性能，本研究设计开发了一套新型的材料制备工艺以降低成本，研制了新型的K₂Ti₆O₁₃涂层／Ti基生物医学材料以提高材料的生物学性能，并对涂层的表面形貌、相组成、结合强度以及涂层的生物相容性和生物活性进行了观察、分析与评估。研究结果表明： 氮、氧污染的临界氧分压和氮分压是一个温度的函数，并随温度的升高而急剧增大。采用多次抽真空反充惰性气体Ar的方法可有效降低氧、氮分压。本实验采用10⁴Pa充Ar压强+3次抽充循环，可有效避免氮、氧对Ti合金的污染：防污染CaO基坩埚涂层的设计和制作，可有效避免石墨坩埚的C污染，为低成本Ti合金的生物学应用创造了条件。 K₂CO₃与TiO₂的摩尔比及煅烧温度是决定钛酸钾产物的主要因素。煅烧温度和时间通过对自生氧化层的作用影响涂层质量和结合强度。原位KDC煅烧工艺的确立必须综合考虑K₂CO₃液相基质、钛的同素异构转变和自生氧化层的影响，同时兼顾煅烧温度和煅烧时间的最佳匹配。K₂Ti₆O₁₃涂层的合成过程可以用一个“包围—反包围”的反应过程来描述。本研究以1050℃煅烧0.5～1h的涂层质量为最佳。KDC煅烧产物主要是白色针状的K₂Ti₆O₁₃晶须，直径和长度分别在1μm和10μm左右。涂层厚度约为6μm，表面粗糙度为1.2μm～1.8μm，适宜表面粗糙度为骨的向内生长提供有利的位置。涂层与基体结合牢固，结合强度可达24MPa以上，是纯HA涂层结合强度的2倍，并能够经受空冷条件下的冷热冲击。膨胀系数的良好匹配、自生氧化层对合成反应的参与以及抛锚效应是高结合强度的主要原因。摩擦磨损实验表明涂层具有良好的耐磨性。 经模拟体液浸泡，涂层表面形成了钙磷比接近人体骨骼的钙磷层。钙磷生长层是为多孔的网状结构，这种结构有利于人体新陈代谢过程中营养物质的传输和骨的生长以及废物的排泄，蜂窝框架又确保了新生骨质具有一定的强度，这表明K₂Ti₆O₁₃涂层具有良好的生物活性。 血液相容性试验表明：与Co-Cr合金相比，K₂Ti₆O₁₃／Ti基生物医学材料的凝血时间较长；K₂Ti₆O₁₃／Ti的血小板粘附量明显少于Co-Cr合金和不锈钢，表明其血液相容性显著优于Co-Cr合金和不锈钢。 经过7天的细胞培养，K₂Ti₆O₁₃／Ti基生物医学材料中的骨细胞繁殖到了6倍左右，与不锈钢和基体钛合金相比，K₂Ti₆O₁₃／Ti具有更优越的生物相容性和生物活性。