镁及其合金具有良好的生物相容性，人体环境下可以生物降解，而且有与人体骨相匹配的力学性能，因此镁合金作为一种新型医用金属材料具有巨大的应用潜力。本文采用转化膜的方法对AZ91D和AZ60两种商用镁合金进行了表面生物活性改性处理，优化了处理工艺，制备出了生物可降解镁合金Ca-P转化膜。同时对转化膜的成膜机理进行了初步探讨，并对比研究了的表面改性前后体外、体内降解性能及成骨反应。最后，采用体外和体内相结合的方法对表面改性后镁合金的生物相容性进行了评价。得到如下主要研究结果：采用控制变量法实验，确定了适用于AZ91D镁合金的化学转化膜的最佳处理液组成为：CaO=10g/L, H3PO4=60mL/L, Ca(NO3)2=10g/L, Na2MoO4=1g/L, C6H4O5NSNa=1g/L, pH=3.0。表面X射线衍射分析（XRD）测试结果表明：转化膜为具有良好生物相容性的CaHPO4·2H2O(Dicalcium phosphate-dehydrate，DCPD)。采用正交实验设计方法，确定了适用于AZ60镁合金的化学转化膜的最佳处理液组成为：CaO=1.2g/L；H3PO4=8ml/L；Ca(NO3)2=11g/L；C6H4O5NSNa=1.5g/L；Na2MoO4=0g/L；pH=3.1。XRD及EDS分析表明，AZ60镁合金的化学转化膜主要为DCPD和β-TCP相，经碱煮后转变为单一的HA相。电化学测试结果表明，在AZ91D和AZ60两种合金上制备的化学转化膜在SBF(Simulated bodyfluid)溶液中均表现出明显的钝化平台和较正的腐蚀电位，说明两种合金在SBF溶液中能够迅速在表面生成一层钝化层。浸泡实验表明，尽管合金的腐蚀速率不同，但是两种镁合金都表现出同样的腐蚀行为，即浸泡初期腐蚀较快，然后成膜反应和溶解反应到达一个动态平衡，即腐蚀速率达到稳定状态。该磷酸盐转化膜可以显著提高镁合金的在模拟体液中的耐腐蚀性能。对成膜机理的初步探讨认为,转化膜的成膜分三个阶段：第一阶段，转化膜快速沉积，此时膜的溶解反应几乎没有，沉积反应占住主导地位；第二阶段，转化膜成膜速度降低，沉积速度越来越慢，而溶解速度越来越快；第三阶段，沉积反应和溶解反应达到一个动态平衡。基体腐蚀溶解阶段表现为开路电位迅速下降至最低点，表明此时基体合金发生了快速腐蚀溶解。在钝化膜的形成阶段，合金表面生成了一层由Mg、Ca、P、O组成的钝化膜薄层，表面呈致密的网状结构，表现为开路电位随时间呈线性增加。在缓慢成膜阶段，电位随时间缓慢升高，此时DCPD在钝化膜表面不断沉积、长大，合金表面被条状DCPD晶粒覆盖。在稳态生长阶段，膜的生成与溶解同时进行，直至二者达到动态平衡，成膜过程基本结束，表现为电位基本稳定，不再随时间变化。电化学实验表明，镁合金表面磷化处理显著提高了镁合金的自腐蚀电位和极化电阻，即提高镁合金的耐腐蚀性能。SBF溶液中的失重实验和析氢实验同样表明：磷化处理后镁合金的耐腐蚀性能明显提高。XRD及傅立叶变换红外光谱(FTIR)结果证实，镁合会表面的磷酸盐活化膜在模拟体液浸泡过程中转变为溶解度更低的类骨磷灰石Ca10–x(PO4)6–x(CO3)x(OH)2。未经磷化处理的镁合金试样发生了较为严重的溶血现象(44.2%)，而磷化处理和磷化处理+碱煮的镁合金试样则未发生对人体有害的溶血现象。经表面改性处理后的镁合金试样与MC3T3-E1小鼠颅骨源成骨细胞共同培养实验表明，其表面成骨细胞生长、增殖情况优于对照组，未发现细胞毒性，镁合金表面的转化膜显著地提高成骨细胞中的ALP活性(p＜0.05)，说明具有良好的体外生物相容性。成骨细胞的免疫组化荧光染色结果表明，由于镁合金经表面改性处理之后，体内腐蚀降解速率降低，避免了周围镁离子浓度过高，而且制备的转化膜中含有Ca、P离子，改善了试样表面细胞生长状态，有利于成骨细胞在试样表面的粘附、生长和增殖(p＜0.05)。细胞凋亡实验表明：表面改性后的镁合金试样的骨细胞的凋亡率由改性前的30.8%降为17.82%，优于对照组的19.33%，这说明镁合金转化膜能促进细胞的生长、增殖。体内植入病理分析表明，表面改性镁合金与骨组织界面处无炎症反应，具有较好的细胞亲和力及骨生长传导能力。镁合金化学转化膜试样在植入动物体内3个月后仍保持基本完整，表明转化膜在体内具有良好的抗腐蚀性能；植入动物体内3个月后观察硬组织切片，发现植入试样周围与骨组织结合紧密，未引起局部组织炎症或病变。应力遮挡效应常常会导致骨小梁发生萎缩、排列紊乱等现象，本文植入试样周围骨小梁结构分布未见此类现象发生。植入试样周围新生骨BMD检查结果显示，磷化处理后的镁合金试样优于不锈钢试样，不锈钢试样优于未经磷化处理的镁合金试样；镁合金材料植入体内后无明显的局部和全身不良反应。