答辩博士：付永强
指导教师：周 飞 教授
论文题目：Cr-Mo-Si-N基薄膜在海水环境下的摩擦腐蚀与摩擦诱导抗菌特性研究
答辩委员会：
主席：蒋书运 教授/博导 东南大学
委员：谭业发 教授/博导 陆军工程大学
黄护林 教授/博导 南京航空航天大学
王春燕 教授/博导 南京航空航天大学
于 敏 教授/硕导 南京航空航天大学
秘书：孔继周 副研究员/硕导 南京航空航天大学答辩
时间：2021年3月20日 14:30
地 点：南航明故宫校区A6-201
学位论文简介：
基于钛合金在海洋船舶装备领域等方面的应用，为了延长钛合金表面的使用寿命。本文在钛合金上制备了CrMoSiN基纳米复合薄膜，并研究了其制备工艺；揭示了Mo元素掺杂对薄膜的结构和力学性能的影响机制，深入研究了每种薄膜中不同Mo掺杂量对薄膜在海洋环境下的摩擦学、电化学性能及磨损腐蚀特性，并提出了一种新型的通过摩擦诱导处理增强薄膜抗菌特性的方法。具体工作如下：
（1）探索了CrMoSiN四元薄膜的制备工艺，研究了Mo元素掺杂量对薄膜的结构、力学性能、摩擦学、电化学和磨损腐蚀性能的影响机理。揭示了薄膜在磨损和腐蚀共同作用下的失效机理。
（2）基于上述研究基础，分别制备了低C和高C含量的CrMoSiCN薄膜，研究了在不同C梯度含量下薄膜中Mo元素的掺杂对薄膜的结构及力学性能的影响。并对其在海水环境下的摩擦学、电化学和磨损腐蚀性能进行综合研究。阐述了Mo元素在摩擦和腐蚀过程中的作用机理，并进一步揭示Mo含量的变化对薄膜的磨损腐蚀性能的影响规律。
（3）选取综合性能最优的薄膜进行长期腐蚀测试，评价其在海水环境下的可靠性。揭示了CrMoSiCN薄膜在海水环境中经历了长期腐蚀之后的失效机制。
（4）研究了CrMoSiCN薄膜表面的抗菌性能，揭示了薄膜表面摩擦诱导抗菌特性的增强机制。
主要创新性结论如下：
（1）针对多组分纳米复合薄膜CrMoSiCN在复杂的海水环境中的研究应用，采用非平衡磁控溅射设备在Ti6Al4V合金上制备出有不同C梯度的不同Mo掺杂含量的Cr(Mo)Si(C)N薄膜，并获得其最佳制备工艺。
（2）研究了Cr(Mo)Si(C)N 薄膜在海水环境中在摩擦和腐蚀共同作用下薄膜的摩擦腐蚀特性，建立了摩擦-腐蚀状态分布模型来评价薄膜在摩擦腐蚀过程中的薄膜失效机理，发现Mo元素掺杂可以降低由纯摩擦行为引起的材料损耗，提高薄膜的摩擦腐蚀性能，为后续多组分的纳米复合薄膜的设计提供新的思路。
（3）研究了CrMoSiCN薄膜在海水中的长期腐蚀特性，利用电化学阻抗谱测试技术建立了不同的等效电路模型，模拟不同腐蚀周期下薄膜的状态变化，通过电化学参数变量来预测薄膜的失效机制。发现CrMoSiCN薄膜在长期腐蚀中后期形成的腐蚀产物层可以有效的缓解海水对薄膜的渗透速度。
（4）提出了一种CrMoSiCN薄膜表面的摩擦诱导抗菌增强方法，揭示了薄膜的摩擦诱导抗菌增强机理。发现经过摩擦诱导处理后的薄膜表面产生了大量钼酸和水合氢离子，大大提高了薄膜的抗菌性能。本研究期望应用于海洋船舶装备中间歇性运转的传动部件上，提高零部件耐磨防腐的同时，进一步的在传动部件运转过程中自动获得高效的抗菌效果。
