过去的20年里,在硬质涂层领域,大量的研究都专注于提高陶瓷材料涂层的硬度,而且确实取得了令人惊喜的成绩,其中一些涂层的硬度甚至高达40 GPa以上,实验证明这些涂层拥有良好的耐磨损性能,与此同时,研究表明这些涂层的硬度、H/E、H³/E²与其耐磨性之间呈正比关系。然而,在一些特殊的磨削条件下,比如使用润滑剂,会大大影响实验结果,此时不能仅仅使用力学参数来预测涂层的耐磨损性能。尤其是在对涂层缺陷和脆性断裂较敏感的化学使用环境中,涂层的韧性开始变得至关重要。但是令人遗憾的是,材料的硬度和韧性是天生相互矛盾的两个性能指标,也就是说,涂层越硬,它的韧性就越低,提高韧性必然会损失一定量的硬度。为了解决这个问题,人们提出了很多方法,比如增加涂层压应力、添加延展相、相变增韧以及涂层结构设计等。其中,金属/陶瓷纳米多层涂层是非常有发展潜力的一种涂层类型。本文采用独立双靶磁控溅射方法制备了一系列的金属/陶瓷纳米多层涂层,以期得到硬度和韧性同时增强的涂层。主要研究内容和实验结果如下:（1）Fe_1-xMn_x/TiB₂（x=0,0.18,0.35）纳米多层涂层具有良好的层状结构。Fe/TiB₂中的Fe为bcc相,Fe_0.65Mn_0.35/TiB₂中的Fe_0.65Mn_0.35为稳定的fcc相,而Fe_0.82Mn_0.18/TiB₂中的Fe_0.82Mn_0.18同时含有79%的bcc相和21%的fcc相。所有涂层的硬度均比混合法则预测值大2 GPa左右,其中Fe_0.82Mn_0.18/TiB₂表现出较高的硬度（15.8 GPa）。与此同时,Fe_0.82Mn_0.18/TiB₂的韧性为3.4 MPa-m^1/2,大约是Fe_0.65Mn_0.35/TiB₂和Fe/TiB₂纳米多层涂层的两倍。这主要归因于Fe_0.82Mn_0.18/TiB₂在应力作用下发生fcc-bcc马氏体相变,产生8%的体积膨胀,提高了涂层韧性。（2）在Me/VC（Me=Fe,Mo,W）纳米多层涂层中,所有Me/VC涂层都达到了硬质涂层增韧的目的,其中W/VC具有最佳的硬度和韧性平衡关系(28.5 GPa和7.6 MPa-m^1/2),Mo/VC次之(18.8 GPa和4.7 MPa-m^1/2),最后是Fe/VC(16.2 GPa和3.2 MPa-m^1/2)。这是由于Fe、Mo、W分别和VC在界面处形成较大区域的共格结构,错配度分别为2.2%、4.7%和5%,并伴随有错配位错产生,此时共格结构界面形成的交变应力场以及两相剪切模量差和纳米尺度效应会综合影响涂层的硬度和韧性。另外,分析结果表明H/E和H³/E²并不适用于表征本文所制备的Me/VC（Me=Fe,Mo,W）纳米多层涂层的韧性。（3）使用不同脉冲频率和占空比制备B₄C涂层,沉积出的B₄C均为非晶态,且C含量超过了B₄C的化学计量比,但是涂层中并没有发现石墨C相。当使用50 kHz脉冲频率和30%占空比时,B₄C涂层获得最佳B/C比、最大的硬度值（29.1 GPa）和弹性模量（247 GPa）。（4）通过对比直流磁控溅射制备的dc-W/B₄C纳米多层涂层和脉冲直流制备的pulse dc-W/B₄C纳米多层涂层发现,pulse dc-W/B₄C涂层的韧性随着W含量的增多从3.2MPa-m^1/2提高到6.3 MPa-m^1/2时,涂层的硬度基本保持在25 GPa,降低速率非常缓慢,这是由于脉冲直流的使用,提高了溅射粒子的能量,使得pulse dc-W/B₄C涂层的致密度提高,降低了界面粗糙度和宽度,从而达到了硬质涂层增韧的目的。