微弧氧化表面处理技术可提高镁合金的耐蚀性,并强化试样表面,但增加了镁基体的残余拉应力。形变强化能够在材料表层引入残余压应力,但镁为密排六方结构,形变容量小,易造成表面损伤,甚至影响陶瓷层生长的放电过程。本文采用超音速喷丸表面强化技术在镁合金表面增加残余压应力,再进行微弧氧化表面处理,对复合处理的AZ31镁合金试样进行弯曲疲劳实验,并结合断口分析、陶瓷层微观形貌及微弧氧化后膜基界面观察,研究了喷丸强度及微弧氧化陶瓷层厚度对复合处理AZ31镁合金疲劳性能的影响规律及机制。研究结果如下:（1）超音速喷丸处理可在AZ31镁合金表面引入残余压应力。随着喷丸强度的增加,表面残余压应力表现为先增后降的趋势,强度为0.5 mmN时残余压应力的变化值达到最大值92.3 MPa。压应力增加是镁合金形变后微结构及组织变化造成的,压应力下降是镁合金变形能力较差,表层产生孔洞及微裂纹等缺陷使得表面应力部分释放的结果。（2）不同于一般金属形变组织的位错胞形貌,AZ31镁合金塑性变形时在晶体内部产生大量呈清晰网格状结构的位错。AZ31镁合金塑性变形初期以位错滑移为主;随着变形量的增加,孪晶的数量逐渐增多,此时以孪生变形为主;在塑性变形后期,位错和孪晶二者相互竞争,大量位错塞积在孪晶界附近,同时板条状孪晶的数量也大量增加,当不同方向的孪晶相遇后相互作用,使晶粒内部分割为大大小小的块状区域。（3）复合处理降低了AZ31镁合金的疲劳极限。当陶瓷层厚度为20μm时,随喷丸强度的增加,复合试样的疲劳极限与微弧氧化试样相比分别降低了2.5%,6.9%和12.9%;当喷丸强度为0.15mmN时,随陶瓷层厚度增加,复合试样的疲劳极限基本维持在74.0MPa左右,仍低于同厚度的微弧氧化试样。可见,影响复合处理试样疲劳性能的主要因素是喷丸强度的差异。疲劳断口分析表明,喷丸预处理增加了微弧氧化试样疲劳裂纹源的数目;同时,当应力水平由高到低变化时,疲劳裂纹源也会由多源性向单裂纹源转变。（4）尽管复合处理试样基体的残余应力状态为压应力,但喷丸预处理后由于试样表面形变不均,微弧氧化陶瓷层在局部过度氧化,在膜基界面处形成一个应力集中的凹陷区,该区域可等效为椭圆形缺口,成为疲劳裂纹源;当微弧氧化陶瓷层厚度相同时,复合试样的等效缺口半径小于微弧氧化试样,试样应力集中效应加剧,从而使疲劳极限下降;当喷丸强度为0.15mmN时,缺口半径随陶瓷层厚度变化不明显,因此疲劳极限基本相同。