由于镁合金具有良好的生物相容性、可降解性、低密度和接近人体骨骼的弹性模量,在作为可降解植入材料方面具有很大潜力。然而,其在体液中降解速率过快并且容易发生局部腐蚀,往往导致皮下气泡积累和力学完整性过早损失。因此,本文针对具有优异力学性能、缓慢降解速率和均匀腐蚀行为可降解镁合金的研发需求,通过优化成分设计、熔炼铸造及挤压工艺,制备了新型Mg-Zn-Zr-Nd系镁合金,综合先进的材料表征手段及分析测试方法,讨论组织演变对合金力学性能和腐蚀性能的影响,研究合金的降解行为及腐蚀产物膜层的沉积机理。针对 Nd 含量对铸态 Mg-2Zn-0.6Zr-xNd(x=0、0.2、0.6、1.0wt.%)合金组织与性能影响的研究表明:0.2～1.0wt.%的Nd元素添加后,合金中生成了三元第二相Mg-Zn-Nd(T)相,随Nd含量增加,晶粒尺寸先增大后减小,第二相体积分数连续增加,T相类型由T2(Mg60Zn32Nd8)转变为T3(Mg35Zn40Nd25);铸态Mg-2Zn-0.6Zr-xNd合金的拉伸屈服强度约为55～80MPa,随Nd含量增加而提高,而抗拉强度无明显差异,均在200MPa左右;压缩屈服强度约为70～90MPa,抗压强度约为410～440MPa,均随Nd的含量增加而提高。通过优化挤压参数,采用三种不同的挤压工艺制备了不同力学性能指标的Mg-2Zn-0.6Zr-0.6Nd合金,其降解速率缓慢且具有均匀腐蚀行为。采取正向挤压,挤压温度、挤压速度和挤压比分别为350℃、3mm/s和16:1时,屈服强度、抗拉强度、断后伸长率和腐蚀速率分别为190MPa、254MPa、16.7%和0.21mm/year;采取反向挤压,挤压温度和挤压比保持在350℃和16:1,挤压速度降低至0.5mm/s时,屈服强度、抗拉强度和断后伸长率分别为269MPa、298MPa和25.6%,在DMEM或Hank’s溶液中均表现出均匀腐蚀特性,浸泡72h后利用电化学频率调制技术测得的腐蚀速率分别约为0.03mm/year和0.07mm/year;采取反向挤压,挤压速度和挤压比保持在0.5mm/s和16:1,挤压温度降低至300℃时,屈服强度、抗拉强度、断后伸长率、摩擦系数和磨损速率分别为 353MPa、362MPa、15.3%、0.15 和3.9×10-3mm3·N-1·m-1。以不同状态Mg-Zn-Zr-Nd系镁合金作为研究对象,阐明第二相含量、第二相形貌和晶粒尺寸对合金常规拉伸断裂行为的影响,此外通过设计预浸泡拉伸实验,研究腐蚀引起的表面完整性对合金拉伸断裂行为的影响,结果表明:T相的弹性模量和硬度分别为57.5GPa和1.47GPa,其硬脆特性除导致自身在变形中容易破裂外,还会在与α-Mg基体的界面处诱发微裂纹的产生;随着T相含量、形貌和晶粒尺寸的变化,常规拉伸实验中铸态、均匀化处理、固溶处理和挤压时效处理合金的断裂模式从晶间断裂变为准解理断裂、穿晶断裂和韧性断裂;不同状态合金在预浸泡拉伸实验中,表面完整性降低对裂纹敏感性的影响按以下顺序排列:铸态>均匀化处理>固溶处理>挤压时效处理。利用X射线衍射、扫描电镜、扫描开尔文显微镜、电化学频率调制技术及扫描振动电极技术,对合金进行了微观分辨率的腐蚀研究,结果表明:T相与α-Mg基体间的相对伏特电位约为-400mV,晶界中出现的孔状缺陷表明阳极溶解过程高度区域分布,晶界处低电位的T相先于基体被腐蚀;通过不断优化参数,利用电化学频率调制技术得到的数据质量高并且可靠性强;腐蚀初期产生的Mg(OH)2沉淀无法有效地保护基体,随着腐蚀进行,致密且不溶于Cl-离子的CaHPO4·2H2O在Mg(OH)2膜层外沉淀,并且由于Mg(OH)2的多孔结构和渗透可溶性离子的性质在其内部沉淀,有效减缓了 Mg(OH)2的溶解和基体的腐蚀。在无机盐溶液中,腐蚀产物膜层存在沉淀-溶解-沉淀的动态重塑过程,而当溶液中含有多种有机物时,腐蚀产物膜层生成后不断沉积,保护效果不断加强。