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Al2O3-Y2O3作为一种典型的陶瓷-陶瓷复合材料,具有高熔点、低热导率等优点。其中Y2O3与Al2O3的热膨胀系数相近,因而具有潜在的良好抗高温氧化性能,可能为抗高温氧化涂层提供一种新的材料选择。反应磁控溅射技术作为常见的涂层制备技术之一,具备沉积元素范围广、成膜均匀性好、薄膜成分调节灵活等一系列优点,可以满足大规模工业生产需求。然而,其高灵活性造成薄膜沉积过程较为复杂,氧化物薄膜结构与性能对于反应磁控溅射制备参数变化十分敏感,最终限制反应磁控溅射技术在实际生产中进一步应用。因此,系统开展反应磁控溅射氧化物薄膜制备过程中可能存在的不稳定因素研究,揭示制备参数以及不稳定因素对氧化物薄膜结构与性能的影响,并在此基础上开发一套制备均匀分布且结构稳定的氧化物薄膜真空室布局以及工艺参数具有重要理论与工程意义。本论文以反应磁控溅射方法制备Y2O3薄膜为前提,系统研究制备参数以及由真空室布局引起的不稳定因素对氧化膜结构与性能的影响,为反应磁控溅射方法x Al O1.5-（1-x）YO1.5薄膜制备工艺稳定性以及薄膜制备过程研究奠定必要的理论与实验基础。本文统一将实验制备不同Al含量的Al2O3-Y2O3薄膜称为x Al O1.5-（1-x）YO1.5薄膜。同时,我们也探索了x Al O1.5-（1-x）YO1.5薄膜的高温氧化行为并分析其高温氧化机制。主要研究内容和结果如下:（1）采用反应磁控溅射方法在Si（100）基片上制备Y2O3薄膜,通过被动热探针方法和蒙特卡洛模拟方法分别测量与计算不同制备参数（放电电流、靶基间距等）条件下到达基体表面单位原子能量/动量传递（EPA/MPA）,并系统论证EPA和MPA对薄膜显微结构以及残余应力、密度等物理性能的影响。EPA在52～132 e V/at范围内,Y2O3薄膜生长模式为zone II,截面呈柱状结构。晶粒更易沿最快生长方向进行生长。在低EPA范围内,Y2O3薄膜中只存在单斜相。在高EPA范围内,Y2O3薄膜主要相结构为单斜相,出现少量立方相。MPA和EPA之间存在近线性关系。MPA对薄膜密度和残余应力存在重要影响。MPA增大,溅射原子和反射中性原子由于原子喷丸效应更易向薄膜表面引入反冲原子,填充Y2O3薄膜内部空位与孔洞,挤压薄膜内部原子活动范围,从而造成薄膜密度增大,内部压应力增大。（2）在反应磁控溅射沉积Y2O3薄膜时,我们发现在基体表面制备均匀分布的Y2O3薄膜较为复杂。本工作重点研究反应磁控溅射制备Y2O3薄膜过程中存在的不稳定因素,探讨氧气管路数量、氩氧流量比等对Y2O3薄膜结构的影响机理。研究发现,氧气管路数量以及氩氧流量比主要通过影响基体表面局部氧气密度而引起Y2O3薄膜相结构和主要衍射峰位置变化。局部氧气含量减少会引起B-（111）向高Bragg衍射角度方向偏移,但并不影响TC（111）。为缓解薄膜制备过程中存在不稳定现象,采取两种方式对制备参数和真空室布局进行改进。一是制备过程旋转基体。研究发现旋转基体有利于稳定Y2O3薄膜结构,但提高旋转速度则对薄膜结构并无影响。二是安装氧气管路支撑环。支撑环促进局部氧气均匀分布于基体表面,稳定Y2O3薄膜结构。且支撑环作用类似于“能量筛选器”,有效过滤掉低能量的溅射原子,提高MPA,因而安装支撑环能够促进单斜相的生成。（3）利用双靶材共溅射技术制备不同Al溅射参数的x Al O1.5-（1-x）YO1.5薄膜。采用蒙特卡洛模拟方法计算薄膜Al相对含量（Al/（Al+Y））以及不同制备参数MPA。对比薄膜含量实验值与模拟值发现,溅射Y、Al原子角度分布分别满足cosine和under-cosine分布。证实薄膜沉积过程中旋转试样可以补偿由Al靶材与基体之间存在一定角度而引起的Al沉积不均造成的负面效应。x Al O1.5-（1-x）YO1.5薄膜MPA主要受Y含量影响,Y含量越高,x Al O1.5-（1-x）YO1.5薄膜实际密度越接近理论值。同时,x Al O1.5-（1-x）YO1.5薄膜结构与Al含量有关。Al含量低于4.0at.%时,沉积得到的Al2O3-Y2O3薄膜呈晶体状态;当Al含量高于4.0 at.%时,x Al O1.5-（1-x）YO1.5薄膜呈非晶状态。（4）Si和Ti Al合金表面x Al O1.5-（1-x）YO1.5薄膜在1000℃环境下进行抗高温氧化研究,探讨不同Al含量x Al O1.5-（1-x）YO1.5薄膜的高温氧化行为。研究发现,Al含量在7.2 at.%以内发生相结构转变,Y2O3从单斜相转变为立方相。当Al含量为11.7到19.4 at.%时,氧化产物为C-Y2O3和YAM混合氧化物。当Al含量在30.2到37.0 at.%时,氧化产物为单一YAM相。Ti Al合金表面x Al O1.5-（1-x）YO1.5薄膜高温氧化后表面形成多层结构:x Al O1.5-（1-x）YO1.5薄膜外层、Ti O2+Al2O3内层以及Ti Al基体。外层/内层界面（σ1）呈张应力状而和内层/基体界面（σ2）则呈压应力状态。Al2O3-Y2O3薄膜氧化物外层的稳定性随Al含量的增加而提高,而净热应力值（σ1+σ2）则随Al含量的增加而减小。