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摩擦磨损广泛存在于航天航空及汽车工业零部件中,固体润滑剂具有适于高低温、高真空、强辐射等特殊工况且对环境无污染而得到广泛应用。MoS2是应用最广泛的固体润滑剂之一,被誉为“润滑之王”。纯MoS2在真空中具有较小的摩擦系数,润滑性能良好。但在潮湿空气中,MoS2容易氧化,使得其摩擦系数急剧增大。且纯MoS2薄膜硬度较低,承载能力较低,耐磨性相对较差。本文使用离子源辅助磁控溅射共沉积MoS2-Cr、MoS2-Ni、MoS2-Zr、MoS2-C、MoS2-Ti-C复合薄膜。研究不同元素掺杂含量对复合薄膜结构及性能的影响。通过SEM分析薄膜的表面、截面形貌;XRD、拉曼光谱分析薄膜的物相组成;显微维氏硬度计、Rockwell-C硬度计评价薄膜的各项力学性能;球-盘式旋转摩擦磨损试验机测试薄膜的摩擦磨损性能;并使用表面轮廓仪对磨痕深度和磨痕轮廓进行测试表征。结构表征结果表明,Cr、Ni、Zr掺杂使得Mo S2表面由疏松的蠕虫状结构变为颗粒状结构。随着掺杂元素含量的增加,复合薄膜的致密程度提高,且薄膜的（100）、（110）晶面衍射峰逐渐减弱、消失,开始出现宽泛的非晶衍射峰特征,这表明元素掺杂使得薄膜晶粒尺寸细化,随掺杂量增加薄膜形成纳米晶或非晶结构。MoS2薄膜的致密度及晶面取向对Zr的掺杂较金属Cr、Ni的掺杂更为敏感。碳的掺杂也能改善MoS2薄膜的疏松结构,但薄膜表面颗粒半径较金属掺杂大,且其未能完全抑制MoS2（100）、（110）等活性氧化面生长。Ti、C共掺的复合薄膜表面颗粒大小与金属掺杂基本相同。薄膜力学性能结果表明,纯MoS2薄膜硬度约为60HV,MoS2-Cr、MoS2-Ni、MoS2-Zr、MoS2-Ti-C复合薄膜硬度为300500HV,MoS2-C复合薄膜硬度为120190HV。元素的掺杂提高了MoS2薄膜的硬度,但由于金属元素Cr、Ni、Zr的原子半径远远大于C的原子半径,导致金属元素的掺杂对MoS2薄膜硬度的提高幅度更大。薄膜与基体的结合强度与掺杂元素及其含量有关,掺杂元素含量过低时,薄膜与基体结合均较差,压痕评级低于HF4级;掺杂元素含量约为15at.%时,薄膜与基体结合良好,压痕评级为HF1级;掺杂元素含量过高时,Ni、Zr、C掺杂的复合薄膜与基体结合仍然较好,压痕评级高于HF2级,Cr掺杂的复合薄膜与基体结合较差,压痕评级为HF6级,这主要与Cr的塑韧性较Ni、Zr、C差有关。大气环境下MoS2复合薄膜摩擦学性能结果表明,不同元素掺杂的复合薄膜润滑性能不同。金属Cr硬而脆、塑韧性差,高Cr含量的MoS2-Cr复合薄膜摩擦系数较大;Ni为亲铁性元素,摩擦过程中容易粘着擦伤,不同含量的MoS2-Ni复合薄膜摩擦系数均较大;而Zr的塑韧性好且与Fe较难互溶,摩擦过程中MoS2-Zr薄膜与摩擦副难以粘着,其摩擦系数较低;C的原子半径较金属小,其复合薄膜活性氧化面未能得到抑制,摩擦系数较大。元素的掺杂含量对复合薄膜的润滑性能影响较大,Cr、Ni、Zr三种金属元素掺杂含量的最优值均为15at.%左右,其中相应含量的MoS2-Cr、MoS2-Ni、MoS2-Zr复合薄膜摩擦系数分别为0.05、0.17、0.09,其磨损率分别为2.4×10-6mm3·N-1·m-1、1.2×10-6mm3·N-1·m-1、9.3×10-7mm3·N-1·m-1。C掺杂含量的最优值为34.54at.%,其摩擦系数为0.15,磨损率为3.8×10-6mm3·N-1·m-1。制备的MoS2-Ti-C复合薄膜具有较好的润滑性能,其摩擦系数为0.07,磨损率为5.0×10-7mm3·N-1·m-1。高湿度环境下（100%RH）MoS2复合薄膜摩擦学性能结果表明,MoS2-metal（Cr、Ni、Zr）复合薄膜在高湿度环境下润滑性能明显变差,而MoS2-C、MoS2-Ti-C复合薄膜在高湿度环境下润滑性能较MoS2-metal复合薄膜好。主要是由于石墨在高湿度环境下能发挥良好的润滑性能。对掺杂含量约为15at.%的MoS2-metal（Cr、Ni、Zr）复合薄膜进行不同温度热处理。结果表明,当温度为300℃,MoS2-Cr、MoS2-Ni、MoS2-Zr复合薄膜摩擦系数基本不变;温度升高到400℃时,MoS2-Cr复合薄膜氧化严重,拉曼表征检测到较强的MoO3谱峰,摩擦系数急剧增大,MoS2-Ni、MoS2-Zr复合薄膜只检测到较弱的MoO3谱峰,摩擦系数轻微增大;当温度达500℃时,MoS2-Cr、MoS2-Ni、MoS2-Zr复合薄膜基本脱离基体,摩擦系数均急剧增大。