针对高技术装备对高温润滑、耐磨与防护材料的需求，开展了氮化物基薄膜的设计制备和高温性能的研究工作。分别以传统的CrAlN基和新型的NbN基硬质薄膜作为研究体系，对薄膜的制备工艺、微观组织结构与其机械性能、热稳定性能、高温摩擦学性能之间的内在关系进行了系统深入的测试和分析。研究结果具有一定的参考价值并有望推进这一研究方向的研究进展， 主要研究内容和结论包括：

（1）通过调节Al靶电流制备了Al含量从32 at.%到84 at.%变化的CrAlN薄膜，研究了Al含量对薄膜结构和热稳定性的作用机理以及CrAlN与CrN薄膜从200 ℃到 800 ℃的摩擦学性能。结果表明，Al掺杂引入固溶强化效应以及少量自由Al的存在能够提高薄膜热稳定性。200 ℃时，由于薄膜与对偶之间以磨粒磨损机理为主，故磨损率较大。400 ℃和 600 ℃时，摩擦接触界面形成的转移材料有效避免了摩擦副之间的直接接触而使磨损率相对较低。800 ℃时，薄膜遭受严重氧化而使磨损率显著增大。与CrN薄膜相比，CrAlN薄膜在高温下具有更低的摩擦系数和磨损率。此外，向薄膜中掺杂少量Y(~1.0 at.%)，通过调节制备参数将CrAlYN薄膜的热稳定性提高到了1000 ℃，而且将CrAlN薄膜在高温下的磨损率降低了一个数量级。

（2）向CrAlYN薄膜中复配润滑剂V和Ag制备CrAlVYN-Ag纳米复合薄膜，优化了薄膜中Ag与 N 含量，研究了薄膜从室温到800℃的热稳定性和摩擦磨损性能。研究表明，V和 Ag在薄膜中分别以取代固溶形式和纳米颗粒的形式存在，且当Ag和N含量分别为9.5 at.%和45.3 at.%时薄膜符合化学计量比。从室温到600 ℃，Ag不断向表面扩散并聚集成纳米颗粒，而当温度高于600 ℃时薄膜氧化严重且力学性能大幅下降。此外，摩擦系数从室温至400 ℃逐渐减小归因于摩擦过程中形成的微量氧化物；600 ℃和700 ℃下薄膜具有相对优异的摩擦学性能，主要归因于具有润滑特性的Ag聚集物和Ag₃VO₄；800 ℃时薄膜具有较高的摩擦系数，这是由于该温度下薄膜被严重氧化所致。

（3）制备了NbN，NbN-Ag复合薄膜以及NbN/NbN-Ag多层薄膜，分析了薄膜结构与性能之间的关系，并研究了真空热处理后薄膜的热稳定性和摩擦学性能。结果表明，NbN薄膜由于四方和六方的混合晶体结构使硬度高达44 GPa，且高的韧性赋予了薄膜良好的膜—基结合力和抗磨性能。NbN-Ag薄膜由于摩擦过程中生成的Nb₂O₅和AgNbO₃粘结材料的易剪切特性使摩擦系数低至0.4。然而，Ag掺杂导致NbN薄膜力学性能显著下降故磨损率增大。NbN/NbN-Ag多层薄膜的力学性能和热稳定性能明显优于NbN-Ag薄膜，而且由于NbN层的支撑作用以及对Ag外扩散的抑制作用使其在600 ℃以下具有良好的减摩耐磨性能。