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生物医用金属材料是目前临床应用最为广泛的承力植入材料之一，临床应用较为成熟的医用金属材料主要有不锈钢、钴基合金和钛合金等。其植入人体后，因生理腐蚀的作用，会释放金属离子，造成不同程度的毒副作用；由于与人骨存在力学性能的差异，植入后易产生应力屏蔽效应，影响植入材料的使用效果和寿命；作为惰性材料，需要在康复后进行二次手术取出，增加了医疗成本。镁合金具有可降解性、良好力学相容性和生物安全性，具有作为医用植入材料的巨大潜力。但目前存在的主要问题之一是镁合金在人体体液环境中腐蚀降解过快，制约了镁合金作为生物医用植入材料的发展与应用。
本课题考察了稀土元素Nd的添加对铸态ZM61Ca0.5-xNd合金显微组织结构、生物腐蚀性能的影响，筛选出了最佳耐生物腐蚀性能的Nd含量的合金。并研究了挤压加工及后续热处理对最佳Nd含量铸态合金的显微组织结构及生物腐蚀性能的影响。对最佳Nd含量的铸态合金及最佳后续处理状态的合金进行了生物相容性评价，考察其作为生物医用材料的可行性。
论文获得了以下主要结论：
(1)ZM61Ca0.5-xNd镁合金的显微组织随着Nd含量添加而显著细化，但当Nd含量由0.4wt.％增加至0.8wt.％时，其细化作用没有由0 wt.％增加至0.4 wt.％时明显。随着Nd含量的添加，合金显微组织中颗粒状第二相的数量减少，而短棒状(或片状)的第二相数量有所增加，且总的第二相数量增加。当Nd含量进一步增加至0.8 wt.％时，第二相有在晶界处呈半连续成网状分布的趋势。
(2)ZM61Ca0.5合金中主要物相有α-Mg基体、片状及颗粒状Ca2Mg6Zn3相及少量富Mn颗粒相。添加了Nd后的ZM61Ca0.5-0.4Nd合金中新生成了Mg41Nd5相，且合金中颗粒状Ca2Mg6Zn3相有所减少。
(3)适量Nd的添加改善了铸态ZM61Ca0.5镁合金在SBF中的生物腐蚀性能。铸态下，含0.4wt.％Nd的ZM61Ca0.5-0.4Nd合金在37℃的SBF中具有最佳的耐腐蚀性能；但Nd含量继续增加时，ZM61Ca0.5-xNd合金的生物腐蚀性能又有所下降。
(4)挤压加工及后续适当的固溶+人工时效热处理进一步改善了ZM61Ca0.5-0.4Nd合金的耐生物腐蚀性能。本试验条件下，挤压加工后进行380℃×2 h固溶+150℃×8 h人工时效处理的ZM61Ca0.5-0.4Nd合金具有最佳的耐生物腐蚀性能。
(5)ZM61Ca0.5-0.4Nd合金在经过挤压加工及适当的后续热处理后，获得了较好的综合力学性能。经挤压加工后，合金的抗拉强度、屈服强度较铸态提高。再经固溶+人工时效处理后，合金进一步强化；挤压加工后，合金的延伸率较铸态增加，经过固溶加人工时效处理后，延伸率有所降低，但仍可达铸态合金的3倍。在本试验条件下，合金经挤压及380℃×2 h固溶+150℃×8 h人工时效处理处理后具较好的综合室温力学性能，其抗拉强度、屈服强度和延伸率分别为：310 MPa、250 MPa和9.6％。
(6)经MTT测试表明，本试验得到的铸态、挤压态及380℃×2 h固溶+150℃×8 h人工时效态的ZM61Ca0.5-0.4Nd合金对L929小鼠成纤维细胞无细胞毒性，均具有良好的生物安全性。