非晶合金的原子在三维空间中呈长程无序、短程有序的混乱排列,使其具有许多晶态材料不具备的物理和化学性质,如低杨氏模量、良好的抗腐蚀能力,这为其在生物材料中的应用提供重要基础。耐腐蚀性是评价生物材料的重要指标,国内外学者们对非晶合金腐蚀行为的关注也越来越多。微合金化能够对非晶合金的结构与性能产生重要影响。因而,本文以Zr56Al16Co28非晶合金为研究对象,考察了添加合金元素Y、Nb对母合金在HCl、NaOH、NaCl及Hank’s溶液中耐蚀性能的影响。用X-射线衍射、差示扫描量热分析(DSC)表征了母合金的结构,电化学方法测定母合金在各溶液中的塔菲尔曲线(Tafel),发现适量Y、Nb元素的添加能提高Zr56Al16Co28非晶合金的耐蚀性能,主要表现为自腐蚀电流密度显著降低。扫描电子显微镜(SEM)观察腐蚀后表面形貌,能谱仪分析腐蚀后的非晶合金表面保护膜发现添加合金元素后其成分发生改变。X-射线光电子能谱分析进一步确认了腐蚀后合金表面保护膜中富Zr、富Al氧化物含量的改变。此外,采用非晶合金的准晶态团簇结构模型理论,通过对合金晶化产物分析及参考相关研究文献得出Zr56Al16Co28非晶合金由类似于ZrCo、Zr6Al2Co、ZrAlCo相的α准晶态团簇、β准晶态团簇及γ准晶态团簇组成的结构模型,在此基础上,利用Materials Studio软件中的CASTEP模块分别计算了Y、Nb原子杂化准晶态团簇的局部能态密度(PDOS)及能带,并用该计算结果从理论上分析了Y、Nb元素的添加对Zr56Al16Co28非晶合金耐蚀性能影响的机理。发现添加Y元素的准晶态团簇中原子的核外电子分布,特别是Zr 3d、Al 2s和2p轨道的电子分布发生变化,而添加Nb元素的准晶态团簇中原子的核外电子分布,特别是Zr 3s、3p轨道的电子分布发生变化。团簇中原子核外电子的运动方式发生变化,致使Zr、Al原子活性大大增大,这样有利于非晶合金表面富Zr、富Al的致密表面保护膜的快速形成,从而提高了Zr56Al16Co28非晶合金的耐蚀性能。本文的研究结果对非晶合金的理论研究的发展有促进作用,为设计出耐蚀性能优异的非晶合金提供理论指导,对进一步挖掘非晶合金在生物材料中应用的潜能也具有十分重要的意义。