等离子体电解氧化(PEO)是一种利用等离子电解在铝、镁、钛等轻金属表面制备陶瓷涂层的新兴技术。深入研究等离子体电解氧化陶瓷层的形成机制及界面特性，具有重要的理论和应用价值。　　 本文研制了等离子体电解氧化自动控制系统AutoPED，建立了PEO瞬态伏安特性测定方法。根据PEO瞬态伏安曲线，提出PEO放电区等效电路模型并研究了PEO瞬态伏安特性和陶瓷层的微观结构的关系。结果表明试样表面均匀的氧化膜呈现单一阈值电压的瞬态放电伏安特征，烧结的陶瓷颗粒和多孔膜的混合结构对应两个阈值电压的放电伏安特征。　　 本文利用SEM、XRD、TEM等方法研究了硅酸钠系溶液中铝合金表面PEO陶瓷涂层的成分及微观结构的影响因素。结果表明：由于放电的高温烧结，所形成陶瓷涂层的外层反复熔化-凝固，因此保留了部分高温相且疏松多孔；内层高温相变，转变为致密的晶体相。　　 本文建立了PEO瞬态温度场模型，利用有限元方法研究了PEO过程中瞬态温度场的演化。结果表明：放电区周围的陶瓷涂层分为高温熔化区和相变区。放电产生的能量密度使得陶瓷层表面的温度超过了氧化铝的熔点，形成熔池。在熔池周围，陶瓷层的温度低于氧化铝的熔点但高于其相变点，形成相变区。　　 本文利用电化学阻抗谱(EIS)对PEO涂层的在酸性、碱性、中性NaCl溶液中的耐腐蚀性能进行了表征，研究了腐蚀性能增强的机理。EIS结果表明：PEO陶瓷层的耐腐蚀性能与成分、微观结构及缺陷等因素密切相关，涂层的致密层是决定陶瓷涂层耐腐蚀能力的主要因素。利用X射线应力仪、纳米压入、四点弯曲的方法并结合有限元分析，对涂层的界面断裂性能进行了研究。结果表明：PEO陶瓷层的抗压强度约为1.8GPa;涂层中的小裂纹诱发界面开裂，形成界面扩展裂纹直至剥离，界面开裂前发生塑性变形，界面破坏为非脆性开裂，涂层界面开裂的临界能量释放率为1400Jm-2左右。