铝是地球上存在量最大的金属,铝及其合金具有密度小、熔点低,良好导电、导热,塑性变形优良且易加工成型等优点,被广泛应用于航空航天、交通运输、冶金化工、电子通讯等行业,但铝及其合金在应用过程中也会因为服役环境的恶劣而产生各种各样的问题,在高温服役条件下不能同时满足导热及高耐蚀等性能要求。本文以高硅铝合金为研究对象,利用微弧氧化技术分别在Al-Si合金表面制备微弧氧化复合氮化铝（Aluminum nitride,AlN）、碳纳米管（Carbon nanotubes,CNTs）陶瓷膜层。研究了电解液体系、组分浓度、添加物、电参数等对Al-Si合金表面微弧氧化膜组织结构和性能的影响。采用金相显微镜、场发射扫描电子显微镜（SEM）、X射线衍射仪（XRD）、显微拉曼光谱仪、能谱分析仪（EDS）等对基体及陶瓷膜层显微组织、物相、结构、元素组成进行了表征。采用电化学工作站、导热系数仪研究了AlN和CNTs对陶瓷膜层耐蚀及导热性能的影响规律。探讨了AlN和CNTs对高硅铝合金表面陶瓷膜层形貌变化、成膜、生长、微结构、耐蚀和导热性能的影响机理。试验结果表明,高硅铝合金在Na2Si O3电解液体系中制备的陶瓷膜层外观质量及耐蚀性能较好,膜层主要由α-Al2O3和γ-Al2O3等相组成。膜层表面微孔可以作为电解液中各种离子及粒子集团参与膜层向内、向外生长运输和放电的“通道”。以含有13 g/L Na2Si O3、2 g/L Na OH的电解液体系为基础体系,分别加入不同含量的AlN和CNTs。研究结果表明,AlN的最佳添加量为6 g/L,此时膜层与基体结合良好,耐蚀性能最好。电化学阻抗Rp（2.917×105Ω·cm2）值达到最高,比高硅铝合金基体Rp（3.117×102Ω·cm2）值高三个数量级。复合AlN的膜层导热系数平均值为39.312 W/m·K,比未复合AlN膜层的试样导热系数提高了88.456%。AlN可以通过吸附、扎嵌进入膜层,部分参与等离子体电解氧化反应转化为Al2O3相,部分以颗粒形态存在于膜层表面及内部,改变膜层表面微观结构及内部物相组成,有利于导热链的构建,为声子导热提供载体,改善膜层质量,进而影响耐蚀及导热机制,从而调控膜层的耐蚀、导热性能。拉曼及XRD分析结果表明,CNTs可以进入陶瓷膜层,CNTs进入膜层的方式包括表面吸附、熔融物包裹和反应融合,进入膜层的CNTs使得膜表面微观形貌发生显著变化。CNTs可以通过等离子体电解氧化反应与基体中的Si相及电解液中的Si O32-发生离子反应形成Si C相。CNTs的最佳添加量为1.5 g/L,当CNTs添加量低于1.5 g/L时,复合CNTs膜层的电化学阻抗Rp逐渐增大,当CNTs添加量为1.5 g/L时,Rp达到最大值1.144×107Ω·cm2,进一步增加CNTs的含量,膜层电化学阻抗Rp显著下降。膜层电化学性能变化与CNTs改变电解液导电性、影响等离子体反应程度、以及调控膜层微结构致密性等因素有关。由于CNTs未能形成贯穿膜层的导热通道,或者没有形成沿轴向的连续分布,因此复合CNTs膜层的导热系数为26.184 W/m·K,与未复合CNTs膜层试样相比,导热系数提高25.522%。结果表明,AlN、CNTs可以调控微弧氧化陶瓷膜层的微结构、耐蚀及导热性能。