面心立方的氮化物阻氢薄膜具有极低的氢扩散系数,可以有效削弱氢在金属材料中的扩散速率,起到保护金属材料的作用,其中以TiN研究最早、应用最普遍,但TiN薄膜在高温下容易氧化产生金红石结构的TiO2,严重削弱阻氢性能,甚至发生体积应变导致膜层开裂剥落。针对氮化物阻氢薄膜高温失效的问题,本文利用高功率磁控溅射技术沉积本身具备一定抗氧化性能的CrN,并通过掺入Al元素,实现高温环境下的阻氢薄膜制备。放电特性测试结果表明,Cr靶外接直流复合脉冲式高功率电源时,脉冲电压和脉宽增加,靶材溅射率和基体电流均增加,当脉冲电压超过150V、脉宽超过250μs后,由于脉冲高压的回吸作用,溅射率和基体电流涨幅很小;外加线圈磁场可以有效约束电子,使基体电流提升一个量级;工作气压增加也可以有效增加溅射率和基体电流,当气压超过0.5Pa后,基体电流的增加主要由Ar+贡献而与金属离子关系不大。CrAlN阻氢薄膜结构和性能分析结果表明,掺入Al元素后,由于Al置换Cr导致晶格间隙尺寸减小或直接填充晶格间隙,氢原子扩散系数更低。随着基体偏压增加,沉积CrAlN薄膜时离子轰击效应增强更为明显,沉积速率下降,但膜层致密度提高,晶界数量增多,氢原子扩散系数降低,基体偏压为300V时膜层的氢原子扩散系数达到最低值,为6.188×10^-10cm²/s。高温氧化测试结果表明,掺入Al元素后,薄膜抗氧化能力显著提升,600℃氧气气氛下进行高温氧化后,镀膜面单位面积氧化增重仅为CrN薄膜的50%,膜基结合面处氧含量仅为膜层表面处30%。