在Na2SiO₃-Na₅P₃O₁₀-CH3COONa电解液体系中,对6061铝合金微弧氧化电参数进行了优化。研究了微弧氧化过程中,放电火花尺寸及熔池尺寸与氧化膜厚度的关系,计算出了不同阶段的火花放电持续时间,建立了铝合金微弧氧化击穿放电模型。通过在电解液中加入ZrO₂颗粒,制备出含有ZrO₂的微弧氧化复合膜。研究了电解液中ZrO₂添加量对膜层形貌、成分和相结构的影响。研究了复合膜摩擦磨损性能,并对复合膜耐磨机制进行了分析。主要研究结果如下:综合分析正负向电流密度、脉冲占空比及脉冲频率对微弧氧化膜厚度和表面粗糙度的影响,确立了6061铝合金微弧氧化电参数:正/负向电流密度均为15A/dm²,正/负向脉冲占空比均为50%,脉冲频率500Hz,微弧氧化1h,在6061铝合金表面制得的微弧氧化膜厚度为54.3μm,表面粗糙度为1.927μm。随着微弧氧化反应的进行,火花放电持续时间增加,1min时,火花持续时间为67ms,氧化至90min时,火花持续时间达到532ms。随着氧化膜厚度的增加,火花尺寸与熔池尺寸增大:l1=6.2*exp（d/17.1）+29.1,l2=0.988d-0.359,其中l1为火花尺寸（μm）,l2为熔池尺寸（μm）,d为膜层厚度（μm）,火花尺寸与膜层厚度呈指数关系,熔池尺寸与膜层厚度呈线性关系,且二者大致相等。熔池剖面呈喇叭状,部分熔池在氧化膜内部相互连通,形成三维网状结构。从表面到底面,膜层中α-Al₂O₃相含量增加。微弧放电在氧化膜底部以连锁形式发生,形成“火花簇”,使周围基体金属及氧化物熔融、气化,向外喷射,在氧化膜表面和底面形成新的氧化物,使氧化膜得以增厚,放电结束后在氧化膜底部留下直径约为150²00nm的放电微孔。根据实验分析结果,建立了铝合金微弧氧化击穿放电模型。ZrO₂颗粒的加入使微弧氧化击穿电压和终止电压均升高,击穿放电发生时间向后推迟。大量ZrO₂颗粒沉积在氧化膜表面,部分进入氧化膜底部,形成微弧氧化复合膜。在氧化膜表面,ZrO₂颗粒发生部分熔融,形成圆球状颗粒。氧化膜中部分ZrO₂发生2 2m-ZrO?t-ZrO转变,使氧化膜中出现2t-ZrO。在电解液中添加3g/L ZrO₂时,氧化膜表面的ZrO₂含量达到26.75%,摩擦系数和磨损量较6061铝合金基体分别减少了47%和87%,达到0.24和0.23mg。继续增加ZrO₂浓度,由于ZrO₂颗粒在氧化膜表面发生团聚,复合膜摩擦磨损性能降低。