随着现代工业的不断发展,一些精密机械设备及其零部件需要在高温状态下服役,服役过程中不可避免地有摩擦的存在,而摩擦导致的磨损是机械设备失效的主要原因。因此,控制高温下的摩擦,减少磨损、提升润滑性能是提升零部件和机械设备耐用性,延长使用寿命的重要措施。类金刚石薄膜具有表面光滑、结构致密、低摩擦等优良特性,是前景广阔的固体润滑材料之一,但其残余应力较大,高温下易发生黏着,加剧黏着磨损,限制了其在工业中的进一步应用。本研究分别采取单靶和孪生双靶高功率脉冲磁控溅射的方法,在DLC涂层中掺杂了Ti、Si元素以提升DLC涂层的性能。分别研究了涂层的表面质量和微观组织和结构,重点研究了涂层在室温和高温下的摩擦学表现。本研究使用高功率脉冲磁控溅射技术制备了Ti-DLC涂层,研究了不同工艺参数下涂层的沉积速率、表面质量、组织结构、力学及摩擦学性能。结果表明:工作气压从0.6Pa提高到1.0Pa,涂层的沉积速率逐渐提高,但宏观表面质量变差,在工作气压为0.8Pa时,涂层的sp~3碳含量达到最高,硬度也最高;在工作气压为1.0Pa时,涂层的摩擦学性能最佳。溅射频率从300Hz提高到700Hz,沉积速率逐渐提高,表面质量变好,涂层中的sp~3碳含量逐渐提高,硬度和摩擦学性能也随之提高;工作气氛中乙炔含量从2sccm提高到6sccm,沉积速率基本没有变化,但表面质量逐渐变差,涂层中的sp~3碳含量略有下降,硬度和耐磨性也略有下降。总的来说,制备的Ti-DLC涂层尽管有较好的润滑性,高温下摩擦系数可以低至0.05左右,但由于高温下剧烈的石墨化转变,发生了严重的黏着磨损,导致高温下磨损率极高。同时由于靶中毒现象,Ti元素含量很低,导致涂层中残余应力较高。孪生靶技术较好地解决了上述问题,并且通过Si元素的掺杂及含量调控,制备的Ti Si-DLC涂层在高温下的稳定性提高,黏着磨损大大减轻,磨损率最低仅为室温下的1.85倍,并且润滑性能保持不变。另一方面,通过工作气氛中乙炔含量的变化,对掺杂元素的总量进行调控,进而实现了对涂层硬度、残余应力的调控。在乙炔流量为4sccm时,涂层的硬度为13.98GPa,残余应力仅为1.08GPa。