【摘 要】
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钛合金因具有较高的强度、优异的抗高温性和耐蚀性被广泛应用在航空航天和航海等领域。尽管钛合金具有许多优异的性能,但与不锈钢和其他合金相比,作为海洋工程装备材料时的耐磨性较差;此外,在海洋环境下造成的钛合金生物污损问题也加快了钛合金的损耗。本论文通过微弧氧化技术和磁控溅射技术在钛合金表面制备了TiO2/Cu-（AlSiTiCrNbV）N复合涂层,通过扫描电子显微镜（SEM）观察了复合涂层的表面形貌,利
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钛合金因具有较高的强度、优异的抗高温性和耐蚀性被广泛应用在航空航天和航海等领域。尽管钛合金具有许多优异的性能,但与不锈钢和其他合金相比,作为海洋工程装备材料时的耐磨性较差;此外,在海洋环境下造成的钛合金生物污损问题也加快了钛合金的损耗。本论文通过微弧氧化技术和磁控溅射技术在钛合金表面制备了TiO2/Cu-（AlSiTiCrNbV）N复合涂层,通过扫描电子显微镜（SEM）观察了复合涂层的表面形貌,利用能谱仪（EDS）分析了涂层的元素组成,使用X光电子能谱仪（XPS）对涂层成分进行了表征,借助image软件计算了涂层的孔隙率,研究了涂层在模拟海水环境中的耐磨性、耐蚀性和抗菌性,得到主要结论如下:（1）在钛合金表面通过磁控溅射技术沉积了Cu靶材功率为0、12、16、20 W的Cu-（AlSiTiCrNbV）N薄膜。薄膜表面的Cu含量和厚度随Cu靶材功率的增加而增加,AlSiTiCrNbV高熵合金靶材各元素主要以氮化物的形式存在于薄膜中。溅射Cu靶材功率为16 W时的薄膜在模拟海水中的摩擦系数降低为0.2,摩擦系数曲线波动较平缓,磨痕宽度为278.12μm,较钛合金和溅射Cu功率为0、12、20 W的薄膜,耐磨性得到明显改善;未掺入Cu的（AlSiTiCrNbV）N薄膜改善了钛合金的耐蚀性,但随着薄膜中Cu元素的掺入,其耐蚀性降低;溅射Cu靶材功率为16 W时在钛合金表面制备薄膜的抗菌性能测试表明,菌液具有较小的吸光度,细菌存活率较低,细菌在薄膜表面的附着数量较少。（2）在微弧氧化电解液中加入了0、5、10、15g/L的硫酸铜制备了TiO2/Cu-（AlSiTiCrNbV）N复合涂层。随硫酸铜浓度的增加,复合涂层表面微孔数量减少,呈现出更加光滑致密的形貌,孔隙率随之减少。电解液中加入5g/L硫酸铜制备的复合涂层在模拟海水中具有优异耐磨性,磨痕宽度较低,磨痕深度较浅;复合涂层耐蚀性较单一Cu-（AlSiTiCrNbV）N薄膜显著提高,腐蚀电流密度降低了3个数量级;由于TiO2层和Cu-（AlSiTiCrNbV）N薄膜均含有Cu元素,使TiO2/Cu-（AlSiTiCrNbV）N复合涂层具有良好的抗菌性。（3）对比TiO2层表面沉积的Ti N、Cr N和Cu-（AlSiTiCrNbV）N三种复合涂层发现:TiO2/Cr N复合涂层中Ti N呈片状附着于TiO2层上,TiO2层的微孔部分被Ti N薄膜覆盖;TiO2/Cr N复合涂层孔洞大小不一,一部分Cr N呈大颗粒状堆积在TiO2层表面;TiO2/Cu-（AlSiTiCrNbV）N复合涂层表面平整光滑,孔洞数量少,孔隙率低,表面大颗粒物的堆积较少。TiO2/Cu-（AlSiTiCrNbV）N复合涂层比TiO2/Ti N复合涂层和TiO2/Cr N复合涂层的摩擦系数更低,耐磨性更好;TiO2/Ti N、TiO2/Cr N和TiO2/Cu-（AlSiTiCrNbV）N复合涂层的耐蚀性均优于单一的Ti N、Cr N、Cu-（AlSiTiCrNbV）N涂层,TiO2/Cr N复合涂层的耐蚀性最佳;对于单一涂层,Cu-（AlSiTiCrNbV）N比Ti N、Cr N涂层具有更优异的抗菌性能。TiO2/Cu-（AlSiTiCrNbV）N复合涂层的抗菌性能优于TiO2/Ti N、TiO2/Cr N复合涂层。
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