利用TEMP-6型和ETIGO-II型强流脉冲离子束（HIPIB）装置,分别产生加速电压300kV和1 MV,脉冲宽度50-80 ns,束流密度100-1500 A/cm²,能量密度1-90 J/cm²的C⁺和H⁺离子束。通过HIPIB辐照石墨和ZrO₂涂层烧蚀行为实验和理论研究,分析了烧蚀表面温度场和应力场,探明了HIPIB辐照材料的烧蚀作用机制;利用HIPIB辐照的烧蚀作用,实现了镁合金AZ31微弧氧化膜的表面改性,烧蚀改性的镁合金表面形成的连续、致密的氧化膜,耐腐蚀性能显著改善,进一步提高了镁合金微弧氧化膜保护作用。HIPIB辐照镁合金AZ31微弧氧化膜烧蚀改性,提供了一种新的、可靠的脉冲离子束表面改性技术。通过HIPIB辐照石墨和ZrO₂涂层,烧蚀表面的温度场和应力场的实验和理论研究表明,在高能量密度5-90 J/cm²条件下,表面升温速率为10¹²-10¹³K/s,温度梯度达到10³ K/μm,表面应力波呈压应力和拉应力交替的周期性传播,最大压应力达到500 MPa。石墨可发生向类金刚石的非平衡相转变,ZrO₂柱状晶则发生重熔和再结晶。辐照表面的熔化、汽化和烧蚀,导致表层材料转移去除和亚表层材料的均匀化和致密化;同时烧蚀表面在反冲应力和温度梯度作用下,形成非平衡的表面结构。HIPIB辐照的热-力学耦合作用是表面烧蚀改性的主要原因。采用束流密度100-350 A/cm²,辐照次数1-10次的HIPIB烧蚀改性镁合金AZ31微弧氧化膜。随束流密度和辐照次数的增加,具有内、外亚层双层结构的镁合金微弧氧化膜烧蚀表面熔化趋势加剧,200 A/cm²已经观察到清晰的表面重熔特征,但表面重熔层深度呈先增大后减小的变化过程,最大重熔深度在200 A/cm²,5次辐照下可达10μm,完全熔化的外亚层孔隙减少且内亚层更为致密。烧蚀表面粗糙度（Ra）则呈先减小后增加的过程,在200A/cm₂,1-10次辐照下,粗糙度由原始氧化膜表面的2.10μm减小到1.18μm,后增加到4.13μm。相应的烧蚀表面表面能增加,表面静态接触角由原始氧化膜表面的145.9°单调减小,最小值可达到49.7°。烧蚀表面具有混合的Mg₂SiO₄和MgO相结构,与原始微弧氧化膜相同。烧蚀改性显著增加了AZ31微弧氧化膜的连续性和致密性。采用动电位阳极极化和电化学阻抗谱,测试了HIPIB烧蚀改性镁合金AZ31微弧氧化膜在3.5%NaCl溶液中的腐蚀性能。烧蚀氧化膜表面发生的腐蚀过程由活化溶解向钝化-孔蚀击穿转变,孔蚀击穿电位随束流密度和辐照次数的增加呈先增加后减小的趋势,随束流密度由100A/cm²增加到350A/cm²,5次辐照下,孔蚀击穿电位由-1240 mV（SCE）增加到-800 mV（SCE）,后减小到-1240 mV（SCE）,钝化电流密度则由10^-8 A/cm²减小到4×10^-9 A/cm²,后增加到10^-7 A/cm²。束流密度200 A/cm²,辐照次数由1次增加到10次,孔蚀击穿电位由-1420 mV（SCE）增加到-800 mV（SCE）,阳极极化曲线的钝化电流由3×10^-7A/cm²减小到4x10^-9A/cm²。辐照后氧化膜的自腐蚀电位均有明显提高,由原始氧化膜的-1580 mV（SCE）增加到200 A/cm²,5次辐照时的最大值-1350 mV（SCE）。烧蚀氧化膜表面的阳极极化性能显著改善。为了表征HIPIB辐照AZ31微弧氧化膜连续性和致密性对腐蚀性能的影响,采用在3.5%NaCl溶液中不同浸泡时间测量电化学阻抗谱。烧蚀改性氧化膜的电化学阻抗谱Nyquist图呈典型的容抗弧和感抗弧特征,Bode图辐角-频率曲线则呈典型的高频容抗弧、中频容抗弧和低频感抗弧特征。随束流密度和辐照次数的增加,Nyquist图的容抗弧和感抗弧均呈先增大后减小的变化过程,最大容抗弧和感抗弧均在200 A/cm²,5次辐照下,浸泡时间5 h可达6x10⁷Ω和1.5x10⁵Ω。Bode图的两个容抗弧辐角和感抗弧辐角大小和宽度变化不显著,仅中频容抗弧宽度呈先增宽后变窄的过程。在不同浸泡时间的测试中,烧蚀改性氧化膜的Nyquist图容抗弧和感抗弧均随浸泡时间的增加而减小,Bode图的高频容抗弧辐角减小,中频容抗弧宽度变窄。在200A/cm²,5次辐照下,浸泡时间增加至48 h,容抗弧减小到4.5x10⁵Ω,相应的Bode图开始出现低频感抗弧,进一步增加到192 h,容抗弧继续减小,但低频感抗弧基本不变。采用Zsimpwin软件对烧蚀改性氧化膜电化学阻抗谱进行模拟。改性氧化膜内、外亚层阻抗较原始氧化膜显著提高。在200 A/cm²,5次辐照下,与原始微弧氧化膜相比较,浸泡时间5 h,内、外亚层电阻由1.52×10⁶Ω和5.3×10⁴Ω分别增加到7.31x10¹⁰Ω和3.5x10⁵Ω,HIPIB辐照微弧氧化膜有效改善的氧化膜的连续性和致密性,是提高腐蚀性能的主要原因。