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硬质耐磨薄膜能大幅度延长切削工具的使用寿命，具有很高的研究价值。TiC/a-C纳米复合薄膜由于具有硬度高、韧性好、耐磨耐蚀等特点，引起了国内外学者的高度关注。本课题采用拼靶磁控溅射法制备TiC/a-C薄膜，采用XPS、SEM、XRD、TEM等手段分析了工艺参数对TiC/a-C薄膜组织结构的影响，采用硬度仪、划痕仪和摩擦磨损仪研究了薄膜的力学性能，在研究TiC/a-C薄膜组织结构和力学性能关系的基础上，探讨了TiC/a-C薄膜的硬化机制和摩擦磨损机制，为制备高硬耐磨的fiC/a_C薄膜提供理论基础。
TiC/a-C薄膜组织结构的研究结果表明：碳含量、偏压、衬底温度、溅射功率的增加均可以抑制柱状结构，使薄膜由疏松变得致密。碳含量、偏压、溅射功率的增加使TiC晶粒尺寸减小，而衬底温度的增加导致TiC晶粒尺寸增大。此外，偏压和溅射功率的增加使薄膜的结晶度变差。
TiC/a-C薄膜力学性能的研究结果表明：碳含量为60 at.％时，TiC/a-C薄膜具有较好的力学性能，碳含量过大时，薄膜中的非晶碳增多，力学性能下降；施加-50 V或-70 V的偏压制备的TiC/a-C薄膜力学性能远远优于未加偏压制备的薄膜。适当的衬底温度可以迸一步提高薄膜的性能，当衬底温度为200℃时，薄膜的力学性能最佳，硬度为HV2350，膜基结合力为31 N，摩擦系数为0.11，磨损率为0.67×10-6 mm3/Nm。
TiC/a-C薄膜的硬度与其组织结构密切相关，其影响因素包括：成分、柱状结构、晶粒大小和晶粒分离尺寸。60 at.％左右的碳含量、致密的薄膜结构、小晶粒和窄的晶粒分离尺寸有利于薄膜硬度的增加。TiC/a-C薄膜的摩擦磨损机制主要为磨粒磨损和粘着磨损。摩擦磨损过程中，脱落的部分磨屑会粘附在Si3N4磨球上形成转移层，当薄膜被磨穿后，摩擦系数并不立即升高，直至磨球上粘附的磨屑被耗光、磨球与衬底接触时，摩擦系数开始升高。影响耐磨性的宏观因素为硬度和断裂韧性，硬度和断裂韧性的增加有利于耐磨性的改善；微观因素包括成分、柱状结构和纳米复合结构，为了提高薄膜的耐磨性，应抑制柱状结构，并减小晶粒尺寸。