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利用多功能气相沉积系统制备了不同结构的碳基薄膜材料，考察了制备条件对薄膜结构及性能的影响，研究了薄膜微观结构与力学、摩擦学性能之间的内在联系。本论文主要研究结果如下：
高能离子轰击在促进DLC薄膜结构致密、sp3杂化增多的同时导致高内应力积累。通过Ti掺杂或沉积Ti过渡层可以降低薄膜内应力积累。DLC膜-基结合强度与其内应力、膜-基性质匹配以及成分匹配有着密切的联系。通过引入成分和力学梯度可以实现膜-基结合强度的大幅度提高。
利用阴极磁过滤制备出不同结构的TiC/α-C：H纳米复合薄膜，通过改变基底偏压和甲烷气体流量，即可控制复合薄膜中决定薄膜力学、摩擦学性能的诸多关键参数，如Tic纳米晶的尺寸、非晶碳的厚度、sp3杂化碳的含量以及键合氢的数量。通过沉积参数的选择，在不锈钢基底上设计并制备出了低摩擦、长寿命TiC/α-C：H纳米复合薄膜。
利用磁控溅射技术在甲烷气氛下溅射钛靶成功的制备出了具有类富勒烯结构的含氢碳膜(FL-C：H)。研究表明：薄膜结构为具有类富勒烯结构特征的弯曲石墨平面均匀地镶嵌在含氢无定型碳基体之中。通过沉积方法与参数的选择，可以获得具有高硬度(27.4GPa)、高弹性恢复(95％)的FL-C：H膜，薄膜摩擦系数在不同环境中的最大差值仅为0.02，表现出良好的低环境敏感性。
利用磁控溅射在甲烷气氛下制备MoS2/TiC/DLC复合薄膜，结果表明：离化H离子溅射靶材导致获得的薄膜中Mo/S原子比下降，使得薄膜失去真空润滑效果。利用磁控溅射混合二硫化钼/石墨靶材制备了MoS2/DLC二元纳米复合薄膜，与纯MoS2溅射薄膜相比，薄膜同时具备在潮湿空气以及真空条件下的良好减摩抗磨效果。