中文摘要：

本项目以含微量Zn、Ca等生命元素的镁合金为对象，利用高压扭转(HPT)新技术，制备块体超细晶生物镁合金，研究其组织演变和强韧化及均匀降解机制，对实现其骨植入临床医学应用具有开创性意义。重点研究HPT过程中生物镁合金的组织演变规律和变形机理，尤其是压力和扭转周次对第二相形成的影响机制，建立以位错、孪生与晶界滑动交互作用为基础的高压扭转变形组织演变和织构模型，以及HPT镁合金的动态再结晶规律和强韧化机制；采用原位观察和体外试验等手段，重点研究HPT镁合金的应力分布及释放和生理环境条件下的降解规律，阐明影响HPT生物镁合金的均匀降解的关键因素及作用机制，构建模型以揭示其均匀降解机制；研究不同HPT条件下生物镁合金对细胞生长分化及生物相容性的影响；最终建立高压扭转变形-超细晶-强韧性-残余应力-均匀降解之间的内在关系，为开发满足临床应用、可控降解的高性能生物镁合金材料提供科学依据。

结论摘要：

生物镁合金是一种理想材料的可在体内环境降解的金属材料。与目前临床上普遍采用的其他金属植入材料相比，生物镁合金具有良好的力学相容性和良好的承载能力，优良的生物相容性和良好的生物安全性和可降解特性。因此，生物镁合金具有第三代医用材料的可降解性和生物活性特征，具有其他金属基生物材料和可降解高分子材料所不具备的性能，被认为是最有潜力的可降解金属骨植入材料，是极具发展潜力的新型可降解生物医用材料。本项目以含微量Zn、Ca 等生命元素的镁合金为对象，利用高压扭转(HPT)新技术，制备块体超细晶生物镁合金，研究其组织演变和强韧化及均匀降解机制，为开发满足临床应用、可控降解的高性能生物镁合金材料提供科学依据。具体完成的内容有以下几个方面①基于生物安全性考虑，开发一种综合性能优良的、适合进行高压扭转加工的生物Mg-Zn-Ca合金。②在高压扭转前，对Mg-Zn-Ca合金进行不同的预处理工艺（挤压处理和固溶处理），研究了初始组织状态不同对高压扭转工艺的影响。③探讨了适合生物镁合金高压扭转工艺参数，如扭转周次、加载应力、扭转速率和温度等。④探讨了高压扭转加工过程中第二相的演化过程，对第二相在高压扭转过程中的破碎细化和析出状态进行了分析。⑤通过对高压扭转前后合金组织的分析，建立了高压扭转后生物镁合金的细化机制。⑥利用显微硬度测试和纳米压痕测试等手段，对高压扭转加工后合金的力学性能进行研究，探讨了高压扭转加工后合金的强韧化机制。⑦通过残余应力测试，分析了高压扭转加工后合金表面的应力分布，及其对合金性能的影响。⑧通过电化学测试、浸泡测试和析氢实验，对高压扭转加工前后的生物镁合金在生理环境下的腐蚀行为和降解机制进行了研究，建立了高压扭转后镁合金的均匀腐蚀机制。根据原项目申请书和计划任务书的内容，对原试验方案进行了进一步的完善，对试验研究部分作了相应的调整，增加了以下两部分内容①考虑到高压扭转后镁合金存在较大的残余应力，所以进行退火处理，进一步提高生物镁合金在模拟体液中的腐蚀性能。②其他大塑性变形加工后生物镁合金的组织演化、力学性能和在模拟体液中腐蚀性能等研究。如往复挤压、等径角挤压和搅拌摩擦加工等。