采用微弧氧化技术在AZ91D镁合金表面制备具有冶金结合的陶瓷膜层,测量了不同工艺参数下陶瓷膜层的厚度、膜层结合力；利用XRD、SEM、EDS等手段测试了膜层的相组成、观察了膜层表面与内部的形貌,分析了膜层表面、截面元素分布,探索了镁合金微弧氧化陶瓷膜层的形成机制；采用销盘式摩擦磨损试验机分别在干摩擦和油润滑条件下,在不同的载荷、滑动速度条件下研究了陶瓷膜层的摩擦磨损特性,分析了膜层的磨损机制。以膜层厚度和膜层结合力为评价标准,采用正交实验的方法筛选出了AZ91D镁合金的最佳电解液配方为：硅酸钠9g/L,氢氧化钾6g/L,氟化钠2g/L,EDTA二钠1g/L。采用单因素变量法得到的最佳电参数为：微弧氧化时间50min,电流密度7.5A/dmm2,频率300Hz,占空比30%。膜层厚度随单次输出的脉冲能量的增大而增大,随冷却时间缩短而增大。陶瓷膜层的主要组成相MgO、Mg2SiO4及MgAl2O4随着放电击穿强度增大相含量增多,MgO相含量增长最快。分析镁合金表面微弧氧化陶瓷相的成膜过程可将陶瓷膜层的放电击穿分为两个阶段,首先是外表气体膜的放电击穿,之后逐渐转化为膜层内部固体陶瓷介质的放电击穿,从而使得放电电弧的颜色、声音均发生变化。初期膜层中硅酸镁相含量远少于氧化镁相含量是由于气体膜的放电击穿阶段硅酸根离子难以进入膜层,而氧离子容易进入。观察陶瓷膜层中的各种孔洞形态后,发现陶瓷膜层中的孔洞不是直通孔,而是外表的大孔里包含小孔,形成一种孔洞嵌套结构,这是由膜层放电击穿的位置不断变化和熔融物喷发的机制造成的。陶瓷膜层的生长增厚是外生生长、内生生长两个同时进行的过程综合作用的结果,外生生长是内部膜层放电击穿的熔融物在膜层表面简单机械沉积、凝固的过程,形成的膜层疏松；内生长包括离子的注入、等离子源的形成,固体陶瓷介质的击穿,等离子体与金属基体反应,熔融物喷发、凝固等过程,形成的膜层致密。观察陶瓷膜层的内部结构变化,推断出陶瓷膜层内的层片状结构可能与熔融物的喷发速度,气体及已经形成的膜层对熔融物凝固时的压力作用有关；陶瓷膜层表面的特殊花样是由熔融氧化物在快速冷却条件下的不平衡结晶造成的。干摩擦条件下,随载荷增大膜层磨损率增大,随滑动速度增大膜层磨损率减小；在油润滑条件下,随载荷、滑动速度增大,膜层磨损率减小。油润滑中膜层孔洞的储油作用有利于提高膜层的耐磨性,磨损率减小到干摩擦条件下的1/4左右。通过观察磨损形貌,结合陶瓷膜层的结构特点,发现陶瓷膜层的磨损机理主要是疲劳磨损和磨粒磨损。