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镁合金具有许多优异的性能,并被广泛应用于众多领域。然而镁的标准电位低（-2.37V）,且表面无法形成具有自我保护性的膜层,耐蚀性能差极大地限制了镁合金的推广应用。因此,开展镁合金的腐蚀与防护研究具有重要的理论及实践意义。表面处理是提高镁合金耐蚀性能最直接、最有效的途径,其中等离子体氧化处理可以在镁合金表面生成一层陶瓷质地的膜层,提高镁合金的综合性能。然而镁合金等离子体氧化膜存在多孔、多裂纹等缺陷,严重影响了膜层对基体的保护效果。为此,本文提出并探索了在电解液中添加石墨烯、Y2O3等微粒子,并通过工艺控制使其弥散生长于膜层中制备等离子体氧化膜的方法,提高了镁合金等离子体氧化膜的表面综合性能。本文以硅酸盐体系电解液为基础,分别研究了Y2O3粒子和石墨烯添加对AZ91镁合金等离子体氧化膜层组织和性能的影响。首先在AZ91镁合金表面制备Y2O3粒子和石墨烯等离子体氧化膜层,然后分别采用膜层测厚仪和显微硬度计测量膜层的硬度及厚度,并通过扫描电镜（SEM）,X射线能谱仪（EDS）,X射线光电子能谱（XPS）及X射线衍射（XRD）对膜层的形貌及物相组成进行分析,借助交流阻抗谱（EIS）、动态极化曲线等电化学手段表征膜层的耐蚀性能。基于以上分析,建立了Y2O3粒子和石墨烯等离子体氧化膜层的成膜过程模型,探索了膜层的耐蚀机理机制。主要研究内容及结论有:（1）研究了Y2O3粒子粒度对AZ91镁合金等离子体氧化膜组织与性能的影响,结果表明,粒子粒度分别为40nm和1μm的Y2O3粒子均能成功加入AZ91镁合金等离子体氧化膜中,明显提高了镁合金的耐腐蚀性能及硬度。不同粒径的Y2O3粒子对AZ91镁合金等离子体氧化膜性能改善效果不同,相同条件下,40nm的Y2O3粒子对AZ91镁合金等离子体氧化膜的改性效果优于1μm的Y2O3粒子。添加1g/L平均粒径为40nm的Y2O3粒子制备的AZ91镁合金等离子体氧化膜的硬度比AZ91镁合金基体的硬度高100HV以上,腐蚀电流密度为6.76×10-8A/cm2,比基体的腐蚀电流密度降低了4个数量级。（2）研究了不同浓度纳米Y2O3粒子添加对AZ91镁合金等离子体氧化膜组织与性能的影响,研究结果表明,当电解液中添加3g/L的纳米Y2O3粒子时,等离子体氧化膜具有最优的综合性能。涂层的硬度比镁合金基体的硬度提高了10倍以上,腐蚀电流密度比基体降低了3个数量级。XRD物相分析表明,复合等离子体氧化膜的物相组成主要为Mg2SiO4、MgO、Mg和Y2O3,表明Y2O3粒子成功生长于膜层中,膜层形成机理分析认为,由于纳米Y2O3由于电位较负,在反应过程中向镁合金基体移动,从而促使纳米Y2O3粒子进入到氧化膜的孔隙和裂纹中,弥补了氧化膜的结构缺陷,提高了镁合金的耐腐蚀性能及硬度。（3）研究了不同浓度石墨烯添加对AZ91镁合金等离子体氧组织与性能的影响,结果表明,当电解液中添加石墨烯浓度升高,氧化膜的致密性改善,硬度提高,耐腐蚀性能也越好。当电解液中添加石墨烯的浓度为250mg/L时,制备的AZ91镁合金等离子体氧化膜的性能最优,复合膜层的硬度可以达到基体基体硬度值的16倍,腐蚀电流密度为1.15×10-7A/cm2,腐蚀电流密度比基体降低了3个数量级。