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微弧氧化(Micro-Arc Oxidation, MAO)是一种在有色金属表面原位生长陶瓷层的表面处理技术。本课题以AZ91D镁合金为基体材料,采用自行研制的具有多种输出方式和特性的大功率微弧氧化脉冲电源,分别在直流及单极性脉冲、双极性脉冲和带放电回路的脉冲形式下进行大量实验。基于实验现象、结果及电弧理论,提出了镁合金微弧氧化微区电弧放电机理,建立了微区电弧放电模型。研究了镁合金微弧氧化对电源的要求,并对电源脉冲参数进行了优化。微弧氧化膜层是由一系列离散的微区电弧放电生成的金属氧化物累积而成。瞬间完成的微小区域内的电弧放电、以及引发的金属氧化反应产生的热量,导致局部高温使氧化物经历骤热骤冷过程,从而获得非平衡组织结构的金属氧化物膜层。微弧氧化的宏观过程分为三个阶段：阳极氧化、微弧氧化以及大弧放电。微弧氧化微区电弧放电模型将单个微区放电划分为电解、放电、氧化、冷却四个过程。微弧氧化膜层的主要相组成为MgO, Mg2SiO4, MgAl2O4和极少量不定形相。与阳极氧化相比,它具有反应过程无电子参与和反应过程有微区热循环的特点。脉冲电源的作用是通过提供适当的冷却时间抑制大弧放电。由于负载特性呈极强的电容性,因此单极性电源脉冲形式下大弧倾向严重,膜层易烧损而失效；双极性电源脉冲形式其负脉冲周期充当了冷却时间故能部分抑制大弧；带放电回路的电源脉冲形式消除了负载电容的影响,成功解决了大弧问题,并可改善成膜效率及膜层质量,避免了负电压引起的膜层表面及电解液污染。在带放电回路的电源形式下,镁合金微弧氧化通过多种参数的合理配置能有效抑制大弧现象。在微弧氧化过程中,当氧化时间与冷却时间配比较好时能有效的避免大弧现象的发生。氧化时间与冷却时间的适配程度受调压方式的影响,并且与同时引发微区电弧放电的导电通道数目以及通道内气体的体积密切相关。通过实验,认为频率667Hz或500Hz(周期为1500μs或2000μs),占空比30%时,能够有效避免大弧现象,成膜速度较快。