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通过向Cr-GLC薄膜工作层引入迟滞氧化型组元掺杂，所获C-Cr-X膜因X相(X=强氧化物形成元素Al、Si或碳化物形成元素Mo、W)对C、O扩散结合的阻滞作用，已被前期研究证实可在维持减摩耐磨性前提下，将GLC薄膜的服役温度由约300℃提高到400℃以上。为澄清此两类非Cr掺杂相形态的演变规律，建立对其比例及尺度的调控能力，本文设计制备了不同体积分数C-x二元膜，通过对其成分结构的表征，验证了模拟设计，澄清了体积分数对工作层内X掺杂相形态演变的影响规律。在此基础上，选取Mo、Al代替Cr沉积打底层/过渡层，在工作层内通过互补掺杂制备出具有不同体积分数双迟滞氧化机制掺杂相的C-Mo-Si和C-Al-W三元非晶碳膜，通过对其在350、400、450℃热氧化处理1小时前后结构性能的表征，对无Cr双互补迟滞氧化机制复合掺杂非晶碳膜的性能水平进行了评定，初步揭示了利用非Cr迟滞氧化型组元代替Cr形成梯度复合结构及实现双互补迟滞氧化作用的效果和存在的问题。 研究结果表明：模拟制各的C-X二元膜工作层内X相体积含量与模拟设计值间误差在可接受程度以内，其中Mo、W、Al、Si作为X相时其误差分别为：2.7～4 vol.％、0.38～8.13vol.％、3.13～7.78 vol.％和8.1-11.96 vol.％，证实所提出的溅射产额模型可实现对X相掺杂比例的有效控制。体积分数由8 vol.％增至16 vol.％时，Mo、W掺杂相由更小尺寸演变为直径约5 nm岛状纳米晶，其形态由弥散“nc-Me/a-C”镶嵌结构转为断续层状特征。而Al、Si掺杂相则在8-25 vol.％含量区间内均以数nm尺度弥散纳米晶/团簇形式存在于非晶碳基体上，薄膜整体表现非晶衍射特征。各种X相体积分数在小于25 vol.％条件下均未形成连续致密纳米多层结构。 以Mo、Al代替Cr形成打底/过渡结合层的两种三元非晶碳膜结合强度均较Cr-GLC膜有一定程度下降，但其保持结构完整的热氧化处理温度则明显提高，C-Mo-Si在350℃以下温度热氧化处理后结构保持完整，C-Al-W薄膜则可保持到400℃，显示两类非Cr互补共掺薄膜的抗氧化温度相对Cr-GLC均有提高。C-Mo-Si薄膜整体摩擦系数在0.2～0.3间，载荷10 N时400℃以下处理后其体积比磨损率在1.06～7.93×10-15m3/Nm范围内；C-Al-W薄膜则在滑动时间600 s内摩擦系数由0.2升至0.4，显示其摩擦特性相对Cr-GLC变差。热氧化处理对两种三元膜物相成分无明显影响，薄膜仍保持整体非晶特征。以上结果表明，双迟滞氧化机制互补掺杂有改善非晶碳膜热氧化抗力的潜在可能，但以Mo、Al代替Cr形成结合层则因薄膜脆性增加、结合力变差而导致薄膜整体性能受到损害，同时双互补组元的掺杂比例也有必要继续优化和研究。