本文针对单一Al2O3微弧氧化层不能满足Al-Si合金使用要求的问题，本文采用微弧氧化法在Al-Si合金表面制备了Al2O3-ZrO2复合膜层。通过单因素变量法研究了不同电解液体系、电参数对膜层厚度和隔热性的影响，通过SEM、XRD分析测试手段研究了膜层的微观组织形貌、生长过程，并且采用拉伸试验机、摩擦磨损试验机、隔热测试装置研究了陶瓷层的结合强度、耐磨性、及隔热性等。结果表明：电解液由K2ZrF6和KOH组成，最佳浓度为K2ZrF64g/L，KOH4g/L，反应中膜层的厚度和隔热性随电解液浓度的增大呈先升后降的趋势；具体工艺参数的最适值为：电流密度10A/dm2，频率300Hz，正脉冲个数15，占空比30％，电解液温度70℃，反应时间30min；膜层的生长分为匀速生长阶段和缓慢生长阶段，生长速率分别为2.5μm/min和1μm/min，反应初期膜层增厚主要靠向外生长，后期靠向内生长，膜层向外生长形成疏松层，向内生长生成致密层，向内生长速度决定了膜层总厚度的生长速率；膜层的微观表面形貌随氧化时间的延长呈现不同特征，最初期为“团状”，后变成“小凸起状”，当反应时间为30min时，呈“火山喷射状”，若氧化时间进一步延长，则形成“疏松岩石状”表面形貌；膜层的截面形貌由内到外分为过渡层、致密层和疏松层，致密层是膜层的主体，占氧化层总厚度的60～70％，过渡层与基体成冶金结合；膜层的主要相组成是t-ZrO2、α-Al2O3、m-ZrO2、γ-Al2O3，t-ZrO2为膜层的主晶相，其中m-ZrO2含量少，而t-ZrO2含量高，说明在微弧氧化过程中，生成的α-Al2O3起到稳定高温相t-ZrO2的作用；Al2O3-ZrO2复合陶瓷膜层能够隔热30℃，膜层与基体的结合强度达到10.66Mpa，有良好的耐磨性和抗热震性。