铝及其合金由于其比强度高、导热和导电性好、以及塑性优良、成形性好、无低温脆性等优点,在许多领域得到了广泛的应用。但是,铝合金高温强度较低、抗腐蚀性能差等缺点限制了其在高温环境中的进一步应用。微等离子体氧化技术可以不从外部引入陶瓷材料就在铝合金表面原位生长出具有耐磨、隔热及耐腐蚀等性能的陶瓷膜,为高温环境下承受热冲击的铝合金零部件提供了一种新的选择。本文首先通过正交试验,对电解液配方进行优化,并研究了电流密度、氧化时间对微等离子体氧化陶瓷膜生长速度的影响;通过XRD、SEM分析了陶瓷层的相组成和微观结构,并初步探讨了陶瓷膜的生长机理。抗热冲击性能是材料承受温度骤变而不被破坏的能力。本文用加热-淬冷的方法深入地研究了微等离子体氧化陶瓷膜的抗热冲击性能,并结合微等离子体氧化陶瓷膜的组织、结构和生长机理,探讨了陶瓷膜的抗热冲击失效机理。试验结果表明:(1)微等离子体氧化陶瓷膜具有较好的抗热冲击性能,致密层与基体具有良好的结合强度;(2)抗热冲击试验中,微等离子体氧化陶瓷膜的失效形式表现为:首先是疏松层的点状或块状剥落,进而致密层从铝基体上脱落;(3)陶瓷膜的抗热冲击性能还取决于电流密度的影响,电流密度太大,膜层组织疏松,抗热冲击性能下降,电流密度太小,将影响成膜速率,所以合适的电流密度为3—7A/dm2;(4)陶瓷膜的厚度过厚或过薄,都会使得MPO陶瓷膜的抗热冲击性能下降。本文的另一个研究工作是建立了MPO陶瓷膜活塞的一维平壁模型,对影响陶瓷膜抗热冲击性能的因素定性地进行了研究。结果表明:(1)陶瓷膜层的温度梯度与其所处的冷热端的环境温差成正相关关系;(2)一般来说,导热系数较小的MPO陶瓷膜,其抗热冲击性能较差;(3)随着陶瓷膜层厚度的增加,陶瓷膜的抗热冲击性能下降,所以MPO陶瓷膜的适宜厚度范围为20—30μm,并且范围随电流密度的增大而变小。