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钛合金是优质结构材料、新型功能材料和重要的生物医用材料。目前在医学领域中80%以上钛合金植入产品仍采用Ti6A14V(a型)合金。但Ti6A14V合金的耐磨性较差,植入人体后,在生理环境及负载条件下容易产生对人体不利的磨粒,因此研究者提出用表面改性技术来改善Ti合金表面的耐磨性。硬质TiN涂层以其优异的力学和生物相容性能成为Ti合金表面改性的主要材料,但是膜基结合差是目前应用的瓶颈。因此本研究的主要目的是寻求改善钛合金表面的膜基结合强度的方法。本文采用反应磁控溅射的方法,在Ti6A14V基体上制备了一系列TiN单层薄膜、TiN成分梯度薄膜和TiN/Ti纳米多层膜。用SmartLab X射线衍射仪和JSM-7001F场发射扫描电镜分别研究了样品的晶体结构和微观组织形貌,401MVDTM显微硬度仪和WS-2005涂层附着力自动划痕仪分别研究了薄膜显微硬度、膜基结合强度等力学性能。探讨了薄膜微观形貌、晶体结构及力学性能之间的相互关系。主要研究成果如下：(1)对于单层TiN薄膜,通过研究溅射总压,氮流量等工艺参数对TiN薄膜微观组织、晶体结构及力学性能的影响发现：随着总压的升高,薄膜颜色加深,晶粒尺寸减小,薄膜结晶度降低。为了得到结晶性能优良的薄膜,需要在低气压0.05Pa下进行；随着氮流量的增加,薄膜颜色由银白色转变成黑色,薄膜内N含量增加；当薄膜厚度由600nm增加至3600nm时,薄膜的硬度从636.5HV增加到2089HV,结合力由28N增加到43N,薄膜的致密度也随之增加；高温溅射有利于薄膜结晶性和致密度的提高,随着基板温度从室温提高至340℃,膜基结合力从10N增加到50N,硬度从1048HV增大到1360HV；减小靶基距有利于提高薄膜的力学性能,当靶基距为100mm时薄膜的结合力提高到60N左右,硬度为1271.5HV。如果继续减小靶基距,薄膜的硬度增大,但结合力下降。综合力学性能和薄膜的均匀性,以后的镀膜中靶基距选择在100mm。(2)对于TiN成分梯度变化薄膜,TiN薄膜中出现Ti、TiN、Ti、N三种物相,随着渐变时间的延长,TiN薄膜的表面整体呈现致密度增加的趋势。薄膜硬度和结合力出现先增大后减小的趋势。当渐变时间到为2h时,硬度达到了最大接近1540HV,结合力为72N。与单层膜相比硬度提高了200HV左右,结合力增大了24N。(3)对于TiN/Ti多层调制薄膜,随着调制比从1：9增加到1：2时,薄膜中同样出现Ti、TiN、Ti2N三种物相。TiN/Ti多层薄膜的硬度和结合力先增加后减小,当调制比为1：5时,最优厚度层为纯Ti层40nm/TiN层200nm,硬度达到了1610.5HV,结合力为60N左右。与单层膜相比硬度提高了250HV左右,结合力增大了12N。随着调制周期从5层增加到30层时,薄膜力学性能均比单层TiN薄膜好。调制周期为30层时薄膜硬度达到1675.8HV,结合力达到70N,综合性能达到最佳。与单层膜比硬度提高了300HV左右,结合力增大了22N。