本文结合了生物材料的应用与发展前景,介绍了生物可降解材料的起源、发展以及挑战。作为一种新型的金属基生物可降解材料,镁合金的研究和应用都处于起步阶段。因为镁合金具有低廉的价格、良好的生物相容性、同人体骨骼匹配的密度和力学性能以及在人体环境内自然降解且无毒性的优良特点,所以作为生物可降解材料的镁合金成为最近生物材料研究的热点之一。值得注意的是,针对生物可降解的镁合金研究很多,但基本是以实验手段为主,缺乏理论支持,为此本文采用了第一性原理的方法,通过计算手段,从理论上对镁钙系统的结构稳定性、力学性能、相变规律、腐蚀性能以及相关的电子结构做了一系列研究,并从理论上解释了这些性能的内在机理。计算结果表明,在整个成分范围之内,镁钙合金相都具有负的生成热,因此在热力学上镁钙合金相是可以稳定存在的。同时,合金的成分对镁钙合金相的力学性能有着较大的影响,本次计算中Mg:Ca=l:l的合金相具有同人体自然骨骼更为匹配的的杨氏模量并表现为韧性,所以将会是最有前途的可降解植入材料的候选者。考虑到人体内部的压力环境,对镁钙合金在高压下的相变进行了系统研究,结果表明Mg3Ca、MgCa以及MgCa3成分点的镁钙合金在高压作用下分别经历了BCC→HCP、BCC→HCP和FCC→HCP的相变。通过电子结构的分析,说明钙对决定镁钙合金相电子结构和晶体结构起到了关键性的作用。理论上对镁合金腐蚀行为的研究很少,为此,本文通过研究镁钙合金表面吸附原子的现象,对镁钙合金腐蚀行为进行研究。通过第一性原理计算,在本文中对洁净的纯镁、纯钙以及BCC结构的MgCa合金相的表面能、功函数等表面性能进行了研究。同时,对镁(0001)表面电荷的重新分布与表面的构型之间的关系进行了研究。氯原子在镁(0001)、钙(111)以及BCC结构MgCa合金的(110)表面的吸附行为也进行了探索。结果表明氯原子趋向于吸附在类似“空穴位置”的吸附位置,例如镁(0001)表面的fcc位置、钙(111)表面hcp位置和MgCa合金(110)表面的long位置。氯在镁钙系统表面的吸附能高于在纯镁表面的吸附能而低于在纯钙表面的吸附能。