以1060铝材为基体,研究了恒流模式下微弧氧化过程中的阳极气体异常释放现象;采用电化学溶解、机械剥离、脆性断裂的方法获取了微弧氧化膜层的三维结构,利用SEM、EDS、XRD和三维视频显微镜等技术研究了氧化时间对膜层三维结构的影响,讨论了膜层的生长特征;此外,分别在硅酸盐、磷酸盐以及两者混合电解液中制备了微弧氧化膜层,结合膜层三维结构和元素分布特点,讨论了不同电解液体系中微弧氧化膜层的三维结构特征及其形成机制。研究表明,单极脉冲模式下,铝微弧氧化过程中阳极逸出气体主要是H2和O2混合物,单位时间内气体释放体积超出了常规电化学过程理论上释放气体体积6倍以上。Na2SiO3-Na5P3O10电解液体系中,膜层表面形貌呈现出被富Si的结节状突起包围的饼状或者火山口状氧化铝结构特征,铝/膜界面处存在着厚约1μm的过渡层。随着膜层增厚,微弧氧化膜层结构逐渐演变成一种三层的三维结构,包括致密的过渡层,孔隙率较高的内部结构以及粗糙的表面。当膜层较厚时,在内外层之间存在着明显的空腔结构。微弧氧化过程中,在等离子体放电周围形成的微熔区是膜层生长的基本单元,微弧氧化膜层是微熔区内基体氧化和电解质化合物沉积共同作用的结果。在微熔区内基体被熔融氧化,凝固后留下以基体氧化物为主的火山口或者饼状的熔融痕迹产物;微熔区周边电解质化合物发生沉积,在膜层表面形成结节状突起结构。微熔区内温度分布和冷却速率的差异导致了膜层表面和膜/基界面结构的差异,在不同的生长阶段,熔融区的体积和寿命受到放电尺寸和持续时间的影响,进而导致了膜层三维结构的不断演变。硅酸盐电解液中,膜层的生长主要由电解质化合物的沉积所决定,生长速率高,但表面粗糙。膜层内部含有大量的空腔,Si元素主要分布在空腔以外的膜层中。铝基体氧化消耗并不明显,膜/基界面较平坦。膜层成分以莫来石为主,含有少量的Al2O3。磷酸盐电解液有利于形成致密的结构,膜层的生长主要依赖于基体的氧化过程,但是生长速率较慢,膜层以饼状Al2O3为主,表面较为光滑。膜层中微量的P元素主要是电解质残留,且主要分布在空腔内侧。合理应用硅酸盐和磷酸盐混合电解液体系,可以对膜层结构和成分同时起到有效的调控作用。