微弧氧化由阳极氧化发展而来，该方法所获得的氧化膜层具有较强的耐腐蚀、耐摩擦磨损与绝缘性能，因此具有广泛的应用前景。然而，微弧氧化过程极为复杂，至今未有一个公认的模型可以完整解释微弧氧化成膜过程，微弧氧化的成膜机理仍需进一步研究。因此，本文以7075铝合金为研究对象，基于有限元法对其微弧氧化过程进行了机理研究。　　利用多物理场仿真软件COMSOL Multiphysics的电化学模块对7075铝合金微弧氧化成膜过程进行了数值模拟，求解出了膜层厚度、电流密度和电场分布图，研究了微弧氧化膜层生长与分布规律。结果表明：膜层在阳极试件表面呈边角厚、中间薄的分布特性；电流密度在工件表面呈边角大、中间小的分布趋势，膜层的绝缘性能导致电流密度随时间的增加而减小；工件边角处电场线最密集，反应过程中该区域活性粒子运动速率最大，成膜最快。　　建立了铝合金微弧氧化过程的热力学模型，研究了微弧氧化热力学过程中的温度场和热应力场的分布规律。利用COMSOL Multiphysics的传热模块和热应力模块，求解了成膜过程的温度/温度梯度及热应力/应变分布情况。结果表明：成膜过程中，放电通道区域温度最高，放电通道两侧温度梯度最大，氧化膜-基体界面起到了一定的冷却作用；热应力主要集中于放电通道区域，并随径向距离和纵向深度的增加而减小；随着冷却时间的延长，氧化膜层内部的热应力逐渐减小并趋于稳定，成为残余应力。　　以温度场和热应力场的分布特性为依据，研究了微弧氧化热力学过程对膜层表面形貌的影响。研究表明：氧化膜层内部各区域冷却速度不均导致膜层表面出现了火山口状的孔洞；膜层内部大于材料抗拉强度的残余应力的存在，是膜层表面产生微裂纹的主要原因。　　基于数值模拟条件，搭建了微弧氧化实验平台，通过实验制备了微弧氧化陶瓷膜层，通过扫描电镜对其膜层厚度进行了测量，对比实验数据与数值模拟结果表明：二者数据差异较小，在可接受的误差范围之内，且变化趋势一致。由此验证了数值模拟方法的准确性和可行性，为微弧氧化的机理研究提供参考和依据。