镁合金因其优异的力学性能和生物降解性能,在心血管支架、骨移植等医用领域中具有广阔的应用前景。但是镁合金化学性质较活泼,在体液环境下容易腐蚀,而骨骼再生的整个过程需要较长时间,在此期间大部分镁合金植入物早已降解而失去作用。此外随着人体运动,镁合金会出现磨损现象,导致植入物与骨组织之间产生松动,从而造成手术失败。与其它金属材料一样,镁合金的失稳现象大都始于材料表面。因此,控制和改善材料表面特性,获得较优表面性能是保证镁合金持续正常工作的重要保障。近年来,通过在材料表面制备纳米层的方式来改善材料整体性能已逐步进入人们的视野,这种方式避免了材料整体纳米化的工艺限制,降低了纳米材料制备的难度。因此本文通过锤击退火的方法对镁合金进行表面纳米化处理,以提高镁合金的耐磨性和耐腐蚀性,解决其在临床上的应用限制问题。本文以AZ91D镁合金为研究对象,研究分析了表面纳米化对AZ91D镁合金综合机械性能及表面形貌的影响,表面纳米化的形成过程及机制和AZ91D镁合金耐磨性与耐腐蚀性的变化。主要研究成果如下:(1)采用单因素实验法探讨了锤击时间和退火温度对AZ91D镁合金表层晶粒尺寸和硬度的影响。通过对X射线衍射图谱的分析,采用谢乐公式对锤击样品表层晶粒尺寸进行了计算对比。结果发现,在一定范围内,随着锤击时间的增加,样品表层晶粒尺寸先不断减小再基本保持不变,塑性变形层深度先增大后稳定。同时,随着退火温度升高,晶粒尺寸先减小后增大,300℃退火锤击样品的晶粒尺寸最小。借助显微硬度仪对样品表面硬度进行实验研究,结果表明,AZ91D镁合金表面纳米化处理后,表面硬度显著增大,并且与晶粒尺寸之间基本满足Hall-Petch关系式。(2)通过CMT-I型摩擦磨损试验机对锤击AZ91D镁合金样品的滑动摩擦行为进行了对比实验。结果表明,AZ91D镁合金的磨损量随法向载荷和磨损时间的增加逐渐增大,但同等条件下,表面纳米化后AZ91D镁合金的耐磨性较原始样品有较大提升。其中,锤击15min的样品相对耐磨性提升了1.4倍,而退火之后样品耐磨性有进一步提升,300℃退火锤击样品的相对耐磨性提高了3.75倍。(3)利用电化学综合测试仪对表面纳米化前后的AZ91D镁合金电化学腐蚀行为进行研究。通过分析极化曲线,结果表明,表面纳米化处理后,AZ91D镁合金腐蚀电流密度急剧下降,耐腐蚀性显著增强。相比原始样品,经过锤击处理后,AZ91D镁合金样品的腐蚀电流密度降低了约2倍。同时还发现,锤击15 min+300℃退火样品的腐蚀电流密度最低,相较于原始样品的腐蚀电流密度降低了约4.5倍。