铝合金具有比强度高、比模量高等优点而被广泛应用于航空航天、建筑、运输等多个工业部门,但其耐热性能不佳,为满足科技的日益发展对其高温性能提出的要求,铝合金表面热障涂层(TBC)应运而生。采用微弧氧化(MAO)技术在铝合金表面制备热障涂层具有操作简单、成本低、可控性强等优点。采用该技术制备的涂层具有高硬度、高耐磨性、高耐蚀性和良好的结合力等特性而被引用到铝合金表面处理中,但目前国内外关于微弧氧化技术制备热障涂层的研究甚少,也还没有一个模型能很好地解释微弧氧化机理。本文采用微弧氧化技术在五种不同的电解液体系(硅酸盐体系、硅酸盐-磷酸盐体系、硅酸盐-复合稀土盐体系、锆盐体系、锆盐-钇盐体系)中制备了铸造活塞铝合金陶瓷热障涂层,并考察了不同电解液体系中涂层的生长过程、生长方式、厚度、隔热温度,根据膜层厚度与时间的关系获得不同的膜厚增长拟合公式,通过SEM、EDS检测了涂层的微观组织与膜层内元素分布情况。从而分析不同电解液体系中涂层的生长机理及组织性能。同时,通过XRD对锆盐-钇盐体系涂层的物相作定量分析,研究其抗高温氧化性能,通过涂膏法和煮沸法测定其孔隙率。另外,研究了封孔处理对锆盐-钇盐体系涂层组织性能的影响。最后,研究了ZrO2的相稳定性。研究结果表明:五种电多解液体系中,涂层的生长过程各不相同。其中硅酸盐体系及磷酸盐体系中膜层的增长呈抛物线规律,在硅酸盐电解液体系中加入磷酸盐不改变膜层的生长过程,但能将膜层厚度提高一倍,硅酸盐-复合稀土盐体系、锆盐-钇盐体系中膜层具有相似的生长过程,膜厚增长公式均为四项式。稀土盐能提高膜层厚度、细化组织、促进膜层在氧化早期的向外生长,对膜层的生长及及组织起到调制作用。五种体系涂层中,锆盐-钇盐体系中的涂层厚度最大(89.5μm),隔热温度最高(54.3℃)。锆盐-钇盐体系中,涂层在不同氧化时间下具有明显的阶段性形貌特征,从而可以推断微弧氧化反应的过程分为高阻抗膜的形成阶段,微弧放电阶段,熔融、凝固、重结晶阶段和破坏烧蚀阶段；膜层的孔隙率为47/cm2,显气孔率为11.12%；封孔处理使膜层的表面更加均匀、孔隙率降低,但同时降低了其隔热温度；微弧氧化处理后的铸造铝活塞合金试样,其在400℃下高温氧化24h的氧化增重曲线遵从对数规律,氧化124h的氧化增重遵从双对数规律,其增重速度均明显小于基体的,抗高温氧化性能较好,高温氧化后热障涂层中存在压应力,涂层表面微观组织变化不大,但其截面在氧化124h后出现损伤；电解液成分参与了成膜,膜层中氧化钇和氧化铝对高温相氧化锆起到稳定作用：当混合氧化物粉末的烧结温度达到1200℃时,氧化钇能稳定高温相的氧化锆,氧化铝的含量影响氧化钇、氧化锆的固溶体类型,当氧化铝含量达到60%或以上时能稳定高温相的氧化锆。将涂层中的实际物相与氧化铝、氧化钇、氧化锆三者烧结体中的物相对比可知涂层中物质分布不均。