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该文用大型等离子体基离子注入(PBⅡ)系统,以乙炔及乙炔块/氢气混合气体为气源,采用等离子体淹没脉冲偏压和脉冲偏压辉光放电两种工作模式,在淬火低温回火GCr15钢基体上成功地沉积了类金刚石(DLC)膜,开发了高峰值脉冲偏压沉积DLC膜的等离子体基脉冲偏压沉积技术.首次采用非平衡磁控溅射沉积纯Ti层,继之以原位等离子体基脉冲偏压沉积DLC膜方法制备了Ti-C→DLC梯度复合膜.用激光Raman光谱(Raman)、X射线光电子谱(XPS)、原子力显微镜(AFM)研究了DLC膜的化学结构和表面形貌;用XPS分析 核反应分析(NRA)方法研究了DLC膜的成分;用XPS、Raman光谱、TEM及HRTEM研究了Ti-C→DLC梯度复合膜的深度成分分布(depth profile)、DLC和Ti-C层之间及Ti-C层内元素化学态的演变规律、Ti-C梯度层和DLC膜之间过渡区的组织结构.用机械性能显微探针测量了DLC膜硬度、弹性膜量以及Ti-C→DLC梯度复合膜的机械性能随深度的变化;以两点法测量了DLC膜的电阻.利用划良试验测量 DLC膜和Ti-C→DLC梯度得合膜的临界载荷.通过针-盘式摩擦试验机研究了常规试验室环境和真空环境下Ti-C→DLC梯度复合膜对GCr15钢球的摩擦学行为;以表面轮廓度仪、SEM和XPS分析方法研究了其减摩机制和耐磨性能.首次证明:通过预沉积纯Ti层并继这以原位等离子体基脉冲偏压沉积DLC膜工艺,可在DLC膜和钢基体之间形成在成分结构和性能上均呈梯度式过渡的Ti-C梯度层,因崦形成了Ti-C→DLC梯度复合膜.适当地控制Ti-C过渡的成分和结构,可以获得高的摩擦怀持久寿命和稳定的低摩擦系数.经优化设计的韧性的Ti-C→DLC梯度复合膜,在常规实验室环境下其摩擦持久寿命超过370,000周.DLC膜具有高的耐磨性,韧性的Ti-C→DLC梯度复合膜样品与GCr15钢抛光样品相比其磨损速率降低两个数量级.