目前,临床上广泛应用的生物医用材料有:不锈钢、钴基合金、钛及钛合金以及Ni-Ti合金等,在使用过程中这些材料存在明显的弊端,使得寻找更加适用于人体的金属替代材料,成为医学界和科学界的研究方向。镁及镁合金作为一种新型的生物医用材料,其具有与人骨相似的弹性模量、对人体无毒无害、生物相容性以及生物可降解性好等特点,受到医学界和科学界的广泛关注。由于镁及镁合金弹性模量较高、屈服强度较低,使其在生物医用材料方面的应用受到限制,所以改善镁及镁合金的力学性能成为研究热点。目前改善镁及镁合金力学性能的主要途径有合金化和热处理。本实验通过在Ar气和RJ覆盖剂的保护下制备出4组不同Ca含量的Mg-2.5Zn-0.22Zr-xCa镁合金,将其进行固溶（T4）、时效（T6）处理。通过差热分析和不同时间T4热处理确定T4热处理参数,在此基础上,研究不同时间T6热处理工艺对Mg-2.5Zn-0.22Zr-xCa镁合金显微组织及力学性能的影响,通过OM、SEM以及EDS等分析手段,测试铸态、T4（410℃+24 h）态和 T6（150℃+8 h）态 Mg-2.5Zn-0.22Zr-xCa镁合金的显微组织;通过维氏硬度和室温压缩等分析手段测试其力学性能。计算铸态、T4态和T6态的镁合金晶粒尺寸,研究不同热处理状态下以及不同Ca含量对镁合金第二相形貌的影响和硬度的变化,从而探究Mg-2.5Zn-0.22Zr-xCa合金作为医用镁合金的可能性。结果表明,铸态Mg-2.5Zn-0.22Zr-xCa镁合金中的Ca会在固-液界面处发生偏聚,由于Ca的原子半径较大,扩散速率较慢,容易在晶界处沉积。因此,含Ca的镁合金第二相更多的分布在晶界处,同时,界面处Ca原子的浓度较高,有效阻碍了凝固晶粒的长大,并在界面处形成成分过冷,促使凝固形核。将铸态Mg-2.5Zn-0.22Zr-xCa镁合金进行不同时间T4热处理,发现颗粒状MgZn2相固溶于α-Mg基体中,且Ca2Mg6Zn3相由树枝状转变为棒状在分布于晶界上;延长固溶时间,棒状Ca2Mg6Zn3相转变为短杆状、颗粒状分布于晶界上;第二相形貌的变化降低了体系的吉布斯自由能。Ca2Mg6Zn3相在转变过程中发生“迁移合并”,使得Ca2Mg6Zn3相在转变过程中厚度增加、间距增大、个数减少、单位面积的表面能降低以及体系的吉布斯自由能降低。将固溶态Mg-2.5Zn-0.22Zr-xCa镁合金进行T6热处理,发现已经固溶于α-Mg基体中的Zn原子重新析出,时效初期MgZn2相胚芽开始长大,Zn原子和Mg原子通过扩散开始形核,在晶界处成颗粒状相开始析出;继续延长时效时间,MgZn2相在晶界处开始长大,颗粒状MgZn2相开始长成短杆状,此时已经长成短杆状的MgZn2相附近的新的胚芽开始形成、长大;到时效后期,第二相开始长大粗化,短杆状第二相开始变粗,同时相互依附呈团块状,对镁合金的力学性能造成不利影响。由此可知,Mg-2.5Zn-0.22Zr-xCa镁合金的最佳热处理参数为T4（410℃+24 h）热处理和T6（150℃+8 h）热处理。在此条件下,Mg-2.5Zn-0.22Zr-1Ca镁合金表现出了较好力学性能,其中,压缩弹性模量、屈服强度以及抗压强度符合生物材料要求,分别为18.79 GPa、137.26 MPa和 241.97 GPa。