镁合金是21世纪最具开发价值和应用潜力的“绿色”轻量化材料，而耐蚀性能差一直是制约镁合金获得广泛应用的关键性问题。等离子体氧化(PEO)这项20世纪后期才步入研究者视线的镁合金表面改性技术，利用样品表面弧光放电现象，可以在金属表面原位生长高耐蚀性、高硬度的氧化物陶瓷层。然而，新兴的PEO技术中也存在很多也发展不成熟的地方，并且其氧化过程中特有的高温弧光放电现象为认识理解其成膜机理带来困难，PEO膜层多孔的微观形貌特征也成为制约其耐蚀性能提高的关键性因素。本文从基础研究角度，深入研究镁合金基体显微组织中第二相对镁合金PEO成膜机理和膜层性能的影响;从应用基础角度，揭示了镁合金电解液不同组分间相互作用和优化准则;从防护技术角度，建立新型“自修复”型PEO涂层的工艺设计体系，以期为PEO技术的发展提供必要的技术参考和理论指导。　　应用响应曲面法建立了镁合金微弧氧化硅酸盐体系中各组分对膜层耐蚀性能影响的理论模型，揭示了Na2SiO3和NaOH的交互作用是影响膜层性能的主要因素并阐明其作用机理。结果表明，硅酸根离子的聚合程度很大程度决定了PEO膜层的微观形貌和耐蚀性能。当电解液中硅酸根离子从一维结构（单分子）、二维结构（线性）向三维结构（聚合态）变化时，电解液的粘度增大，生成的PEO膜层孔隙度升高、不均匀性增大，膜层的耐蚀性能下降;反之，膜层形貌均匀，放电微孔细小弥散分布，耐蚀性能优异。应用响应曲面法建立的数学模型可以为镁合金新型电解液的开发提供理论指导和设计准则。　　基于响应曲面法优化的电解液，系统地研究了AZ91镁合金基体中第二相的尺寸、含量及分布对显著影响了PEO膜层的微观结构和耐蚀性能。实验表明，当基体中有β相存在时，其对PEO膜层的影响存在“尺寸效应”，β相越小，膜层更加均匀致密且残余内应力值降低，耐蚀性能升高。然而，当β相尺寸降到极限，即完全固溶至基相中后，AlMn相作为基体中唯一且具有很高活性的阴极相，将导致其附近极为严重局部氧化效应，膜层的均匀性和耐蚀性下降。这部分工作系统地构建“合金本体—涂层结构—耐蚀性能”之间的相关性，对有目的地针对不同合金设计更有效的涂层方法有重要的指导作用。　　本文进一步通过“原位”和“离位”两种不同的添加方法将有机缓蚀剂添加到AZ91镁合金PEO膜层的孔隙中，并研究其对膜层“自修复”性能的影响。结果表明，原位添加有机缓蚀剂至PEO电解液中时，弧光放电导致的高温高压现象下大部分缓蚀剂难以“存活”，但这些有机物的存在极大地改变了镁合金基体在PEO过程中放电火花的形态，使其在样品表面均匀细小地游动，得到结构致密的膜层并有效提高其耐蚀性能。利用负压浸渍法和后续溶胶凝胶封孔离位添加有机缓蚀剂时，大部分镁合金的有效缓蚀剂在掺杂到PEO膜层的孔隙中后，使得复合膜层在长期电化学阻抗实验中具有非常优异的耐蚀性能。后期的SVET也证明了在人工缺陷处有机缓蚀剂分子可在浓度梯度的作用自发扩散到溶液中，起到“自修复”的效果。