微弧氧化技术(MAO)是将Al、Mg、Ti等有色金属或其合金置于电解质水溶液中，利用电化学方法，在该材料的表面微孔中产生火花放电，在热化学、等离子体化学和电化学的共同作用下，在材料表面生成陶瓷膜层的方法。生成的陶瓷膜层能够有效地提高材料表面的耐磨、耐蚀性能。由于电位较负，镁及其合金的耐蚀性能较差，并且它们的耐磨性也较差，因此寻找有效的涂层技术是促进该系材料得以广泛应用的有效途径。 本课题选取Mg-Al-Zn合金AZ91作为微弧氧化技术研究的基材，探讨微弧氧化过程中的较佳工艺参数。利用X-ray、扫描电镜、透射电镜、光电子能谱、显微硬度等现代测试分析手段表征膜层的组织性能，从而在涂层的制备工艺、材料的组织性能和涂层形成机理等方面建立起对应关系，并为微弧氧化技术的推广应用提供基础。 研究中发现，膜层中的组织与电解液的配方密切相关。试验了3种电解液，即硅酸盐，磷酸盐和铝酸盐电解液。电解液不同，最后生成的膜层构成也不一样，而且性能上也存在很大的差异，但不管电解液的种类如何，MAO膜层均由2个亚层组成，即表面疏松层和内侧致密层。电解液中的成膜酸根离子(SiO<,3><2->、AlO<,2><->、PO<,4><3->)主要是富集在表面层中，这主要是由于这些酸根离子的半径较大，较难通过扩散的途径渗透进致密层中所致。致密层的主体构成是MgO。膜层中的氧化物MgO主要是以细晶、微晶和纳米晶的形态存在的。这是由于微弧氧化本质上也属于一种快速凝固技术，在等离子放电产生的高温放电通道中，氧化物先处于熔融状态，然后经电解液快速冷凝，从而实现晶粒细化。也有可能是快速冷凝先生成非晶，然后非晶再晶化成细晶、微晶和纳米晶。膜层中还发现了结构基团(Structural cell)的存在，结构基团由多个细小的晶粒构成，并且是构成膜层的基本单元，它的叠层生长最终形成了微弧氧化薄膜。 本论文还对微弧氧化膜层表面层/致密层间和致密层/基材间的界面进行了电镜和能谱仪研究，发现：在本研究所采用的工艺条件下，表面层/致密层界面处有一个很窄的非晶带，在非晶带的两侧各存在一个混晶区，而离该界面处较远的区域则基本上是晶态的细晶、微晶和纳米晶；在致密层/基材间的界面处没有发现非晶带，该处的各种物质都以晶态形式存在；还发现该界面处O和Mg互相扩散、渗透，形成由微晶MgO和Mg组成的过渡层，而邻近界面的基材中的Mg晶粒也因再结晶而明显细化。这些都大大提高了膜层与基材间的结合强度。微弧氧化的动力学研究表明，镁合金基材中的合金元素可以经扩散溶进电解液中，而电解液中的各种离子也可以扩散进氧化膜层中。微弧氧化膜层前期的生长是以向外生长为主，后期则以向内生长为主。前期生长的控制因素是电解液中各种离子的迁移速度，后期则是各种离子在膜层中的扩散速度，特别是O原子的扩散速度。膜层的生长受各种工艺参数的影响，如电压大小、电流密度、电解液浓度等。 对所制备的膜层进行各种性能测试表明，用微弧氧化法制备出的陶瓷氧化膜可以大大提高镁合金的耐磨耐蚀性能，它的硬度也有很大的提高。