材料的高强度与高韧性的组合一直是人们所追求的目标,涂层材料亦是如此。然而,强度与韧性是矛盾的,一般情况下强度越高韧性便会越差。因此,对于制备高强高韧的陶瓷涂层是一直以来研究者想要突破的。在众多增强增韧方法中超晶格结构可以在提高涂层硬度的同时对断裂韧性也有一定提高。将超晶格结构与其他增强增韧的手段相结合将有助于提高涂层的强度与韧性。在超晶格涂层中,上层材料在底层材料诱导下共格生长形成亚稳相,亚稳相在受到应力时会发生相变,获得强度与韧性的提高,这实现了多层结构增强增韧、超模量效应、相变增韧等多种增强增韧手段的结合。而上层材料的共格厚度往往有一定极限,限制了其增韧程度,因此需要探究提高超晶格结构中上层材料共格厚度的方法及其对涂层强韧性的影响和机理。而纳米孪晶的存在也可显著提高陶瓷涂层的强韧性。将纳米孪晶结构和多层结构相结合将有望实现高强韧涂层的制备。但在具有极高层错能的陶瓷涂层中是否可以诱导形成孪晶,进而研究多层结构与孪晶的结合对强韧性的影响还有待探究。本论文研究了相变增韧与超晶格结合对陶瓷涂层硬度与断裂韧性的影响。采用反应磁控溅射方法探索制备了不同取向TiN/AlN超晶格涂层,并探索取向对AlN层共格厚度的影响,从而研究其对超晶格结构强韧性的影响。在相同的沉积条件下,利用（110）、（111）取向的MgO基体,制备形成了（110）与（100）取向的TiN/AlN超晶格涂层。控制TiN层的厚度保持不变,改变AlN层厚度,并对一系列样品进行纳米压痕测试。研究表明与（100）取向超晶格涂层相比,（110）取向的超晶格涂层具有较厚的共格c-AlN层临界厚度,从而获得了更高的硬度与断裂韧性。探究了层错与超晶格结构结合对陶瓷涂层硬度与断裂韧性的影响。制备了有Ti过渡层与无Ti过渡层的TiN/AlN超晶格涂层。实验表明,有Ti过渡层的涂层中形成了大量层错,并且具有更高的硬度与断裂韧性。TEM观察发现这些层错起源于Ti/TiN界面,而在无过渡层的涂层中没有发现层错。Ti过渡层中的层错诱导了 TiN层以及AlN层中层错的形成。证明了低层错能的金属过渡层可以在极高层错能的氮化陶瓷中诱发层错,并提高陶瓷涂层强韧性。Ti过渡层中的层错能否进入陶瓷涂层取决于层错密度。研究了纳米孪晶与多层结构结合的可能性以及对硬度的影响。通过已形成的孪晶可以在具有极高层错能的陶瓷涂层中诱导形成孪晶,揭示了陶瓷涂层中纳米孪晶跨界面生长机制。制备了具有高密度纳米孪晶的Ti-B-N层,并利用其模板效应以及较大的内应力,在其上方生长TiN与AlN层,实现了纳米孪晶的跨界面生长。而具有不同晶格常数的TiN和AlN层在Ti-B-N层上被诱导形成孪晶的厚度与界面处两种材料的晶格失配有关,即具有共格界面的结构更容易实现孪晶诱导。同时,Ti-B-N/TiN涂层也获得了硬度的提高。