镁是人体必需的微量元素,而且具有良好的生物相容性,无毒无害并能在人体内降解无需二次手术等诸多天然优势,因此镁合金具备成为生物植入材料的潜力。另外近年来,由于新合金新工艺的引入,镁合金的力学性能和耐腐蚀性能得到了进一步提高,使镁合金在生物植入材料方面的应用成为可能。本文的研究目的是为开发一种应用于血管支架的生物镁合金材料,这种血管支架材料具有良好的力学性能以及耐腐蚀性能。本文研究选取了具有良好生物相容性,能够细化晶粒,并提高合金力学性能及耐腐蚀性能的Zn,Zr和Mn元素作为合金化元素,设计并制备了Mg-Zr-Zn-Mn系生物镁合金。分别研究Mn,Zn元素含量对Mg-Zr-Zn-Mn系合金的显微组织、力学性能和耐腐蚀性能的影响,从而找出最优的Mn和Zn元素含量,使其具有优良的综合性能。最后对综合性能最好的合金在不同挤压温度下进行热挤压加工,研究分析热挤压处理对合金的组织和性能的影响,并确定最佳的挤压温度。研究结果如下:通过分别加入Mn,Zn元素以及进行热挤压加工处理,镁合金的显微组织、力学性能和耐腐蚀性能均得到了显著改善。(1)Mn元素对铸态合金的显微组织和力学性能的影响:在mg-0.4zr-4zn合金中添加mn元素后,可以细化镁合金晶粒,有利于提高合金力学性能。由于mn元素在合金中不形成化合物,合金主要由镁基体,mg0.97zn0.03相和mn颗粒相组成,随着mn元素含量的增加,合金中一部分球状mg0.97zn0.03相转变为条状第二相并沿晶界分布,而mn颗粒相则较均匀地分布于基体中。mn元素含量为1.5wt.%时,合金的拉伸强度得到了显著提高,屈服强度为122mpa,抗拉强度为240mpa,伸长率为11.94%。(2)zn元素对铸态合金的显微组织和力学性能的影响:在mg-0.4zr-1.5mn合金中添加zn元素后,可以消除mn偏析并使mn颗粒相更加均匀分布,能够显著细化镁合金晶粒,并且随着zn元素含量的增加,合金的晶粒进一步细化,另外合金中mg0.97zn0.03数量也逐渐增加,当zn含量为2wt.%时,合金的伸长率达到最大,伸长率为14.42%。随着zn含量的进一步增加,合金晶粒尺寸也随之降低,基体中mg0.97zn0.03增多,从而有助于合金的屈服强度和抗拉强度提高,但伸长率降低。当合金中zn含量增加至5wt.%时,合金中条状mg0.97zn0.03则显著增多,不利于合金力学性能的提高。当zn含量为4wt.%时,合金的屈服强度和抗拉强度达到最高值。(3)热挤压可以显著细化mg-0.4zr-4zn-1.5mn合金的晶粒,大大提高了合金的力学性能。挤压态合金的平均晶粒尺寸由铸态合金的163.9μm下降到约7μm左右,并且合金中mg0.97zn0.03相更加细小并弥散分布,有利于挤压态合金力学性能进一步提高。另外挤压温度对合金的力学性能也有较大影响,当挤压温度为300℃时,合金的力学性能最高,屈服强度为220MPa,抗拉强度为300MPa,伸长率为18.71%,随着挤压温度的升高,合金的力学性能逐渐降低。挤压前均匀化热处理可以使粗大的树枝晶和第二相溶于基体,可以提高合金的可挤性。(4)腐蚀实验结果表明:添加适量的Mn元素能提高镁合金的耐腐蚀性能,但当Mn元素含量超过1.5wt.%时,合金的耐腐蚀性能降低。Zn元素可以显著提高合金的耐腐蚀性能,当Zn含量为2wt.%时,合金拥有最好的耐腐蚀性能,然而随着Zn含量的增加,合金中Mg0.97Zn0.03增多,导致合金的耐腐蚀性能降低。热挤压能够显著提高Mg-0.4Zr-4Zn-1.5Mn合金的耐腐蚀性能,并且挤压温度为300℃时合金的耐腐蚀性能比挤压温度为330℃和350℃时合金的耐腐蚀性能强。