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镁合金具有良好的生物相容性、生物可降解性等优点,可被用作生物医用植入材料;但其腐蚀降解速度过快,会影响它的使用性能。针对这一问题,本文通过三因素六水平的U1*2(1212)均匀试验,在纯镁中添加具有良好生物相容性的Zn、Mn及 Ca元素,制备出Mg-Zn-Mn-Ca合金。采用光学显微镜、扫描电子显微镜、X射线衍射仪及差热分析仪分析了铸态及挤压态合金微观组织;采用Olympus激光共聚焦显微镜观察了经过电化学交流阻抗(EIS)测试后的电极表面腐蚀三维形貌;采用EIS和电化学噪声(EN)方法,得出了阻抗Z值及噪声电阻Rn值;通过数学方法,建立了关于铸态及挤压态Z值与Zn、Mn及Ca元素含量关系的数学回归方程,优选出了最佳耐蚀性能的铸态及挤压态合金的成分。最终得到以下结论: (1)铸态Mg-Zn-Mn-Ca合金组织中的颗粒状第二相主要分布在晶界处,其晶内也有少量分布。对于不含元素Ca的合金组织中,其相组成为(α-Mg+Mg7Zn3)相。在四元合金中,当原子比Zn/Ca<1.2时,其相组成为α-Mg相和(α-Mg+Mg2Ca+Ca2Mg6Zn3)共晶相;当原子比Zn/Ca>1.2时,相组成为α-Mg相和(α-Mg+Ca2Mg6Zn3)共晶相。挤压后合金发生了明显的动态再结晶,出现了细小的等轴晶;在与挤压方向平行的纵截面上晶粒被拉长,呈现带状组织。 (2)铸态、挤压态的Nyquist图均是由双容抗弧组成,所有合金的腐蚀电化学类型完全相同,其物理等效电路模型可简化为R(C(R(CR)))。 (3)铸态合金的Z值及Rn值均较小,而挤压态合金的Z值及Rn值均出现不同程度的增大。铸态和挤压态Mg-2.5Zn-0.8Mn合金的Z值及Rn值均较大,其材料表面腐蚀程度较轻,耐蚀性能较好。 (4)铸态、挤压态合金均发生了局部腐蚀,出现了点状腐蚀和丝状腐蚀;在含有Mg2Ca和Ca2Mg6Zn3较多的合金中腐蚀较为严重,Z值及Rn值也均较小。 (5)由回归及规划求解得出,铸态下,Mg-3.5Zn-0.8Ca合金的耐蚀性能最好,Z值最大,其值为234.58Ω·cm-2;挤压态下,Mg-3Zn-0.77Ca合金的耐蚀性能最优,Z值最大,其值为537.98Ω·cm-2。