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为了探究镁合金微弧氧化陶瓷层制备工艺、力学性能及膜/基的结合性能，本课题主要研究了不同电解液体系对镁合金微弧氧化陶瓷层性能的影响，其中在磷酸钠体系中重点研究了Na3P04、NaOH、(NaP03)6和KF对微弧氧化参量(起弧电压、稳定电压)和陶瓷层性能(厚度、硬度、粗糙度、组织形貌、相结构、相组成)的影响规律。得到了制备性能优良陶瓷层的最佳电解液方案，获得了陶瓷层在力学及膜/基结合性能上的一些规律性资料。主要研究结果如下： 1、不同的电解液体系对陶瓷层性能的影响 (1)随着氧化时间不断延长，陶瓷层厚度不断增厚。试验结果表明：在相同时间内磷酸钠电解液体系中制备的陶瓷层硬度最大，偏铝酸钠体系次之，硅酸钠体系最小。 (2)在Na3PO4、NaAlO2、Na2SiO3体系中经微弧氧化后，Mg合金材料表面耐腐蚀性分别提高了12.09倍、5.41倍、2.67倍。研究表明：Na3PO4为主成膜剂的电解液中生成的陶瓷层耐腐蚀性能最好。 2、Na3PO4体系中电解液成分对陶瓷层性能的影响 (1)随着Na3P04浓度的增加，陶瓷层的增长速率呈先增后减趋势，当Na3P04浓度为15g/L时最有利于陶瓷层的生长。 (2)随着NaOH浓度的增加，起弧电压和工作电压均随之降低。研究表明：当NaOH浓度为1.5g/L时，生成的陶瓷层性能最好。随着NaOH浓度的增加，陶瓷层厚度随之减小，硬度随之增加。 (3)随着(NaP03)6浓度的增加，陶瓷层中MgO的相对含量增加、厚度随之增加、硬度呈先增后减趋势。试验结果表明：当(NaP03)6浓度为8g/L时，所制备的陶瓷层硬度最高。 (4)通过对磷酸钠体系电解液成分的研究，得出了最佳的电解液配比方案：Na3P04(15g/L)+NaOH(1.5g/L)+(NaPO3)6(8g/L)+KF(10g/L)。陶瓷层由疏松层和致密层组成，主要含有Mg、MgO和Mg3(PO4)2相。 3、基体和陶瓷层的力学性能 (1)采用拉伸法测量镁合金基体的弹性模量，可得镁合金弹性模量E=50.6GPa，泊松比ν=0.3。采用三点弯曲法测量陶瓷层的弹性模量，可得微弧氧化陶瓷层弹性模量E=127.4GPa,泊松比ν=0.3。 (2)研究了厚度在20-60μm之间陶瓷层弹性模量与厚度、显微硬度之间的关系，试验表明：陶瓷层的弹性模量随着陶瓷层厚度、显微硬度的增加均呈增大趋势。 4、膜/基结合性能研究及有限元模拟 (1)划痕过程中声发射信号出现三次突变，第一次突变原因为划痕初期陶瓷层间有微小的裂纹引起；第二次突变是因为划痕过程中压头附近的膜层开裂和微小剥落所致；第三次突变是由于压头和基体接触，此时膜层出现大面积的崩落和破碎。 (2)随着陶瓷层厚度增大，临界载荷先增大后减小，略呈现开口向下的抛物线规律。当陶瓷层厚度达到40μm时，临界载荷趋近于55N。 (3)通过ABAQUS软件模拟陶瓷层厚度在10-30μm之间膜/基结合力，可以发现：在横向位移下，随着陶瓷层厚度的增加，应力值随之减小，应力的大小可以局部反映膜/基结合性能。所以膜层受压过程中，膜/基结合力随着膜层厚度的增加而不断增大。随着陶瓷层厚度的增加，试样受到的剪切力反而减少，表明膜/基结合力随着厚度的增加而不断加大。