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TiB2薄膜具有耐磨损、耐高温氧化及耐腐蚀等特点，但脆性大、与基体结合性能较差等缺点限制了其广泛应用。本文根据贝壳珍珠层的结构特点，以金属层Ti为软质层，对TiB2薄膜进行仿生增韧处理，通过X射线衍射和扫描电镜分析了薄膜的相结构和表面（断面）形貌，采用纳米压痕仪测定了多层膜的硬度和弹性模量，并通过维氏压痕法研究Ti/TiB2多层膜的断裂韧性。研究结果表明: 利用磁控溅射法制备的Ti/TiB2纳米结构多层膜，具有明显的层状周期结构，各子层间的界面清晰，薄膜表面光滑、平整，结构致密。但Ti子层的周期性引入，使得TiB2在(001)方向出现了明显的择优取向。 Ti/TiB2多层膜的调制结构对薄膜的硬度和弹性模量影响较大，随着调制比和调制周期的增大，薄膜的硬度逐渐提高。多层膜在Si基底和TC4合金基体上呈现出两种不同的断裂方式:沉积在Si基体上的多层膜发生断裂时主要以径向裂纹的扩展为主;而在沉积在TC4基体上的多层膜主要通过环形裂纹和径向裂纹进行能量释放。 随着调制比的增大，沉积在两种不同基体上的多层膜其断裂韧性均呈先增大后减小的趋势，但沉积在TC4基体上薄膜的断裂韧度明显高于沉积在Si基体上薄膜。当调制比为1∶5时，薄膜的断裂韧度达到最大(KIC=2.40 MPa·m1/2)。调制周期对多层膜的断裂韧性的影响和调制比相似，也表现出先增大后减小的趋势。当调制周期T=6时多层膜表现出最佳的断裂韧性，断裂韧度为2.46MPa·m1/2。分析认为多层膜中Ti子层的周期性引入，有效缓解了TiB2薄膜的内应力;当裂纹扩展至Ti子层时，Ti可对裂纹尖端起到很好的钝化作用;此外，多层膜的界面增多，增大了裂纹扩展的阻力，提高了多层膜的断裂韧性。