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本文采用射频磁控溅射仪制备了不同N含量的TiN薄膜、不同调制周期的TiN/AlN多层膜、不同Mo含量的TiAlMoN复合膜和ZrAlMoN复合膜。利用能谱仪（EDS）、X射线衍射仪（XRD）、透射电子显微镜（TEM）、纳米压痕仪、摩擦磨损试验机、扫描电子显微镜（SEM）、和激光共聚焦扫描显微镜等对所制备薄膜的成分、微结构、力学性能、摩擦磨损性能以及抗腐蚀性能进行表征。利用激光法导热分析仪对不同N含量的TiN薄膜的热扩散系数进行测量。主要结果如下:对不同N含量的TiN薄膜的研究结果表明:当N含量在40.664.0 at.%范围内时,TiN薄膜始终保持单一的面心立方（fcc）结构。从能量学角度分析发现,过量的N原子以间隙形式进入TiN的晶格中。TiN薄膜的热扩散系数先减小后逐渐趋于稳定,当N含量为60.2 at.%时,达到最低值,为2.291×10-66 m2/s。薄膜热扩散系数的降低主要与晶粒尺寸的减小、择优取向的转变和晶格畸变有关。随着N含量的增加,TiN薄膜的硬度先增加后减小。当N含量为60.2 at.%时,硬度达到最大值22.9 GPa。薄膜的室温平均摩擦系数随着N含量的增加先逐渐减小后急剧增加,之后保持稳定。500℃条件下,当N含量小于60.2 at.%时,薄膜的摩擦系数和磨损率均比较低,后来随着N含量的增加急剧上升。对不同调制周期的TiN/AlN多层膜的研究结果表明:当调制周期小于等于12 nm时,AlN为以TiN为模板外延生长形成的立方结构。当调制周期为36 nm时,两调制层的界面处分隔明显,在各自的调制层中按照各自的结构生长,具体的TiN为立方结构,AlN为六方结构。多层膜的残余应力均为压应力,随着调制周期的增加先增大后减小,当调制周期为12 nm时,达到最大值-3.97 GPa。多层膜的硬度在调制周期为12nm时达到最大值,为29.27 GPa。当调制周期小于12 nm时,随着调制周期的增加,薄膜的抗腐蚀性能逐渐增强,继续增加调制周期,抗腐蚀性能又下降。当调制周期小于等于12 nm时,由于AlN在TiN表面以立方结构共格外延生长,而共格界面相当于无界面,使得TiN/AlN多层膜的抗腐蚀性能优于大调制周期的多层膜。当调制周期小于12 nm时,尽管界面是共格的,但随着调制层厚度的减小,界面处原子排列的混乱度会增加,抗腐蚀性能下降。当调制周期较大时,由于调制界面的存在,薄膜的抗腐蚀性能下降。为了优化现有薄膜在摩擦磨损性能上的不足,通过加入Mo元素,利用Magnéli相的自适应润滑来改善薄膜的摩擦磨损性能,对不同Mo含量的TiAlMoN复合膜和ZrAlMoN复合膜的比较研究结果表明:当Mo含量较少时,薄膜均呈现单一的fcc-（TM,Al）N相;当Mo元素达到一定含量时,薄膜中出现了fcc-Mo2N相。比较Mo含量对TiAlMoN薄膜和ZrAlMoN薄膜的力学性能的影响发现,影响这两种薄膜硬度的共同因素包括相结构、固溶强化和细晶强化。在TiAlMoN薄膜中,随着Mo含量的增加,薄膜的硬度先增加后减小,ZrAlMoN薄膜的硬度受Mo含量的影响不大。比较Mo含量对TiAlMoN薄膜和ZrAlMoN薄膜的摩擦磨损性能的影响发现,相结构是两种薄膜摩擦系数和磨损率发生变化的主要因素,同时,H/E、H3/E*2值及磨痕中MoO3氧化物的生成也起到了一定的作用。随着Mo含量的增加,两种薄膜的平均摩擦系数均逐渐降低,磨损率则随着Mo含量的增加先降低后升高,磨损率的最小值分别为3.3×10-8mm3·N-1·mm-1和5.0×10-8mm3·N-1·mm-1。通过比较发现,Mo含量对TiAlMoN薄膜的力学性能的影响较大,对两种薄膜摩擦磨损性能的影响差不多。