本文利用磁控溅射方法在蓝宝石基底和硅基底上制备TiAlN/Al2O3多层膜。我们运用小角X射线衍射（XRD）和扫描隧道显微镜（SEM）来研究薄膜的多层结构,用大角X射线衍射（XRD）来测试多层膜的晶体结构,用纳米压痕仪来测试多层膜的硬度、弹性模量及划痕测试,用X射线光电子能谱（XPS）来研究多层膜内的化学键的变化,根据XP-2仪的曲线来计算多层膜生长过程中产生的残余应力。我们对调制周期、调制比、Ar/N2、工作气压及基底偏压对TiAlN/Al2O3多层膜机械结构和性能方面的影响进行了讨论。同时,我们也研究了TiAlN/Al2O3多层膜的热稳定性和抗氧化性。硬度和弹性模量的改变强烈的依赖于TiAlN/Al2O3多层膜的调制周期和调制比。TiAlN/Al2O3多层膜调制周期增大,弹性模量和硬度先减后增。调制比tTiAlN:tAl2O3增加,TiAlM/Al2O3多层膜的硬度和弹性模量先增加后减小。当调制周期和调制比分别为10.4nm和10：1时,多层膜的硬度达到了最大值为36.6GPa。Ar/N2比、工作气压、基底偏压对TiAlN/Al2O3多层膜结构和性能的影响也是明显的。最佳的沉积条件被获得,当Ar/N2比、工作气压和基底偏压分别为18：1、0.4Pa和-140V时,TiAlN/Al2O3多层膜的硬度和弹性模量分别达到了最大值（39.8GPa和546GPa）。在所有的TiAlN/Al2O3多层膜中都发现了TiAlN（111）的择优取向。在不同的条件下,多层膜展示了不同的晶体结构,如TiAlN（200）, TiAlN（220）, TiAlN（222）, TiAlN（311）, AlN（111）等等。为了研究多层膜的高温稳定性和抗氧化性,TiAlN/Al2O3多层膜在真空和空气中被加热到500℃和700℃。退火过程是把样品的温度按照每分钟2摄氏度的速率从室温增加到指定的温度（500℃和700℃）,然后在指定温度下维持30分钟,最后,按照每分钟2摄氏度的速率降低到室温。与退火前的多层膜相比,退火后的多层膜展示了硬度的增加,结构也保持了高温稳定性。我们已经获得了合成TiAlN/Al2O3多层膜的最佳条件,在这个条件下,我们能得到高硬度和弹性模量、良好的膜基结合力、高温稳定性和抗氧化性的薄膜。因此,TiAlN/Al2O3多层膜在工业应用方面有很大的潜力。