镁及其合金因优异的生物相容性和与人体骨相似的力学性能,并且可在体内降解吸收,无需二次手术取出,而引起了材料科学及医疗界的广泛关注。为了更好地提高镁合金的综合性能,基于课题组近十年对医用生物可降解镁合金的探索,本文通过真空熔炼不同Mn含量的Mg-3Zn-0.2Ca合金,采用XRD,SEM-EDS分析合金微观组织,万能电子拉伸试验机测试合金力学性能,电化学工作站研究合金耐蚀性能。在此基础上进一步探究热处理工艺对镁合金组织和性能的影响,分析其影响机理。最后利用有限元分析手段对性能优化后的镁合金骨螺钉进行了力学性能模拟分析。主要获得以下研究结果:1.对比分析Mg-3Zn-0.2Ca、Mg-3Zn-0.2Ca-0.3Mn、Mg-3Zn-0.2Ca-0.5Mn、Mg-3Zn-0.2Ca-0.7Mn及Mg-3Zn-0.2Ca-0.9Mn(wt.%,分别记为ZX30、ZXM0.3、ZXM0.5、ZXM0.7及ZXM0.9)五种合金的铸态微观组织,结果表明,Mn元素的添加影响了合金的平均晶粒尺寸。与ZX30合金相比,ZXM0.5合金的平均晶粒尺寸减小了40.1%。2.对比分析五种均匀化后挤压态合金的力学性能,结果表明,ZXM0.5合金具有相对最优的力学性能,其屈服强度和抗拉强度分别为302.3 MPa和327.6MPa(较ZX30合金分别提高了25.1%和3.1%),伸长率为13.92%(较ZX30合金没有明显降低)。电化学腐蚀性能结果表明,ZXM0.5合金腐蚀电位、腐蚀电流密度与极化电阻值分别为-1.509 V、32.25μA/cm~2和0.97 k?·cm~2。ZXM0.5合金拥有相对最好的综合性能。3.对比分析ZXM0.3、ZXM0.5、ZXM0.7和ZXM0.9四种合金固溶处理后的微观组织,选定ZXM0.5合金进行后续时效处理工艺的探究,确定相对最佳时效处理条件为180℃/48 h。对比分析时效处理前后挤压态ZXM0.5合金的力学性能,结果表明,时效处理后ZXM0.5合金的屈服强度和抗拉强度分别为338.5 MPa和345.6 MPa(较均匀化ZXM0.5挤压态合金分别提高了11.9%和5.5%),伸长率为13.78%(较ZX30合金无明显降低)。此外,时效处理前后挤压态ZXM0.5合金的电化学耐蚀性能无明显变化。4.通过有限元分析软件Workbench对镁合金骨螺钉的三点弯曲和轴向拔出过程进行模拟,结果表明,骨螺钉钉帽变形程度相对最大,应力集中部位主要为螺纹根部,后续可通过优化螺钉螺纹结构减小应力集中和变形量。