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为改善微弧氧化处理后铝合金的抗腐蚀与疲劳性能，本文通过表面机械研磨处理(SMAT)在LY12CZ铝合金表面制备表面纳米化(SNC)过渡层，再采用微弧氧化(MAO)技术对纳米晶过渡层进行微结构重构，设计制备出纳米化-微弧氧化(SNC-MAO)复合改性层。利用XRD、SEM、XPS、TEM等研究手段对复合改性层的微观组织结构进行表征，对比研究铝合金表面微弧氧化涂层及纳米化-微弧氧化复合改性层对基体合金的疲劳损伤、腐蚀学及摩擦学行为的影响。 结果表明，ZrO2陶瓷球表面机械研磨处理15min，使铝合金表层晶粒尺寸细化至52.8nm，从铝合金表面深入至基体20μm处晶粒尺寸从几十nm增加至200-500nm。GCr15钢球表面机械研磨处理15min，铝合金表层晶粒尺寸细化至55nm，但在最外层引入厚度5μm的由固溶体、纳米晶Fe-Al化合物、单质Fe和非晶Fe2O3组成的Fe扩散污染层。铝合金纳米晶层进行微弧氧化实验证实，Fe扩散层不利于微弧放电过程，而陶瓷球表面机械研磨处理获得的纳米晶层有利于在其表面形成致密微弧氧化陶瓷涂层。 在20μm厚纳米晶层表面进行微弧氧化，通过消耗部分纳米晶层分别生长出厚度为5μm、10μm及15μm的陶瓷外层；微弧放电微区产生的热量不会影响膜基界面附近基体合金的组织，使与膜基界面接壤的基体仍保留为纳米晶结构。通过表面机械研磨处理与微弧氧化技术的复合，成功制备出内层为铝合金纳米晶层，外层为致密陶瓷涂层的纳米化-微弧氧化复合改性层。随着涂层厚度的增加，微弧氧化涂层及复合改性层陶瓷外层中γ-Al2O3相含量增大，导致涂层硬度增大，同时表面粗糙度也随之增大。 表面机械研磨处理使铝合金表层引入-14.9MPa的残余压应力。微弧氧化处理后膜基界面附近基体合金应力状态为拉应力，涂层厚度分别为5μm、10μm和15μm的微弧氧化涂层膜基界面附近基体合金的残余应力分别为1.84MPa、2.7MPa和3.1MPa。表面机械研磨处理后再进行微弧氧化处理，将微弧氧化处理后膜基界面处铝合金基体的残余应力状态由拉应力转变为压应力，陶瓷外层厚度分别为5μm、10μm和15μm的纳米化-微弧氧化复合改性层膜基界面附近基体合金的残余应力分别为-6.3MPa、-5.2MPa和-4.5MPa。残余压应力使疲劳寿命与同一厚度(5μm和10μm)的微弧氧化涂层相比分别提高了21.8％和23.2%。 电化学极化与EIS腐蚀测试表明，LY12CZ铝合金在腐蚀环境中具有自钝化行为，浸泡初期的低频段阻抗模值为1.21×104Ω·cm2；相比较陶瓷球表面机械研磨处理后形成的纳米晶层活性高容易诱导生成致密钝化膜，使浸泡初期(0.5h)的阻抗模值提高到5.03×104Ω·cm2，显著提高抗腐蚀性能；而钢球表面机械研磨处理在铝合金表面引入Fe扩散层导致表面钝化膜缺陷增多，使浸泡初期的阻抗模值降低到1500Ω·cm2，使耐蚀性显著降低。随着浸泡时间增加到360h，微弧氧化涂层的抗腐蚀性能逐渐下降，而纳米化-微弧氧化复合改性层的抗腐蚀性能在浸泡初期降低，当腐蚀介质渗透陶瓷外层，与陶瓷外层接壤的纳米晶内层诱导致密钝化膜导致的自修复机制使其表现出更好的抗腐蚀特性。 摩擦学行为研究结果表明，陶瓷球表面机械研磨处理提高了LY12CZ铝合金的耐磨性能，同时钢球表面机械研磨处理铝合金与GCr15钢球对磨时，表面Fe扩散层起到良好的减摩作用，摩擦系数＜0.2。5μm厚微弧氧化涂层与GCr15钢球对磨时摩擦系数介于0.1-0.2之间，具有良好减摩性，磨损机理为涂层的微开裂和剥落。涂层厚度为10μm、15μm的微弧氧化涂层及陶瓷外层厚度分别为5μm、10μm和15μm的复合改性层与GCr15钢球对磨时具有相同的磨损机理，为对磨钢球向涂层的材料转移和氧化磨损。与相同陶瓷层厚度的微弧氧化涂层相比，纳米化-微弧氧化复合改性层因硬度较高而具有较好的耐磨性。