答辩博士：胡孝昀
指导教师：曲宁松 教授
论文题目：超重力场微细电铸制造技术
答辩委员会：
主席：李小宁 教授 南京理工大学
委员：康 敏 教授 南京农业大学
傅玉灿 教授 南京航空航天大学
朱永伟 教授 南京航空航天大学
朱增伟 教授 南京航空航天大学
曾永彬 教授 南京航空航天大学
曲宁松 教授 南京航空航天大学
秘书：陆俊华 副教授 南京航空航天大学
时间：2020年12月17日09:00
地点：南航明故宫校区4#4202
学位论文简介：
微机电系统在国防军事、汽车、医疗设备等领域具有广泛的应用前景，微零件是微机电系统不可或缺的重要组成部分。采用微模具制造微零件是一种高效经济的制造方法，微模具材料及其制造工艺对微模具的整体性能起着非常关键的作用。镍钴合金及其碳化硅复合材料具有硬度高、耐磨性好等优异机械性能，是制备微模具的重要材料。微细电铸技术是基于金属离子沉积原理，制备金属单质、合金以及复合材料零件的一种制造方法，具有加工精度高、材料性能可控等优点，非常适合制造微型零件。微细电铸加工技术是制备微模具行之有效的方法，如何获得高性能的镍钴合金及其碳化硅复合沉积层成为应用微细电铸制造高精度、长寿命微模具的技术关键。本文将超重力场引入到微细电铸中，聚焦于制备具有高硬度和高耐磨性的镍钴合金和镍钴纳米碳化硅复合材料微模具。
论文主要完成的工作及取得的成果如下：
（1）本文将超重力场应用于微细电铸加工中，探究了超重力场电铸中气泡的受力情况。
（2）本文探明了超重力场下各加工参数对镍钴合金沉积层各项性能的影响规律。着重阐述了这些参数对沉积层形貌、择优取向、显微硬度和耐磨性的影响，并分析了这些参数间的相互作用，通过优化参数，确定了最优加工参数。
（3）本文开展了超重力场电铸镍钴纳米碳化硅复合沉积层的试验研究，分析了纳米碳化硅颗粒在超重力场中的受力情况，明晰了超重力系数、电流密度和碳化硅浓度对复合沉积层性能的影响规律。
（4）本文分析了超重力系数对镍钴纳米碳化硅复合沉积层耐腐蚀性的影响，结果显示，不同的超重力系数对沉积过程中碳化硅的复合量造成影响，使沉积层的耐腐蚀性发生变化。
（5）本文采用了超重力电铸加工技术进行微棱镜、微凹坑模具和微沟槽等微模具的加工工艺探究，并对工艺参数进行了优选，获得了表面平整、复制精度高的微棱镜模板及表面形貌优良、耐用性高的微凹坑模具和微沟槽模具。
主要创新点如下：
本文采用电铸技术开展镍钴合金及镍钴纳米碳化硅复合沉积层加工工艺的研究，主要取得了如下的创新成果：
（1）将超重力场应用于镍钴合金和镍钴纳米碳化硅沉积层电铸加工工艺中，有效地细化了晶粒，显著地提高沉积层的显微硬度，并能有效地改善沉积层的耐磨性和耐腐蚀性。
（2）实现了使用钴浓度低的电铸液制备了钴含量高、硬度大、耐磨性优良的镍钴合金。
（3）实现了以碳化硅浓度低的电铸液制备了碳化硅含量高、耐磨性更优的镍钴纳米碳化硅复合沉积层。
（4）阐明了超重力场中气泡和颗粒的受力情况，明晰了加工过程中超重力场对电化学反应过程的影响，探究了包括超重力系数在内的加工参数对沉积层性能的影响。
