本文采用非平衡磁控溅射方法在调质处理后的AISI 4118铬钼钢表面沉积了含Ti类金刚石(Ti-DLC)膜。利用高分辨电子显微镜(HREM)、原子力显微镜(AFM)、扫描电镜(SEM)和拉曼光谱仪等手段分析了沉积Ti-DLC薄膜的成分、形貌和结构,使用带Berkovich压头的纳米压痕仪(MTS Nano Indenter XP)测试了薄膜的力学性能。结果表明,制备的含Ti量为27at.%的Ti-DLC膜表面平整,粗糙度很小。Ti-DLC膜的结构主要为非晶相,高分辨电子显微镜分析(HREM)表明Ti-DLC膜成层状分布,膜内存在着富Ti区和贫Ti区,TiC颗粒尺寸大约为5nm。纳米压痕试验结果表明,Ti-DLC膜的弹性模量为249.8GPa,硬度为26.4GPa。纳米划痕实验结果表明,Ti-DLC膜的厚度大约为700nm,划破时的纵向载荷为80mN,摩擦力为18mN。采用三维有限元模型计算了纳米压头压入过程中Ti-DLC膜的应力分布和变形过程。模拟结果表明,纳米压痕试验中应力在压痕周围呈不均匀分布,应力集中分布在压头尖端所对应的膜的区域,并在膜与基体的界面上产生间断,应力间断有效的保护了基体。纳米划痕实验的数值模拟表明,Ti-DLC膜在压头划痕初始阶段,纵向载荷和摩擦力都呈线性缓慢增加,在某一点发生突变,这时膜发生了硬化。对Ti-DLC膜的纳米压痕和划痕实验的数值模拟结果表明,有限元数值模拟是研究材料变形行为的一种有效手段。