本文首先通过第一性原理计算对氧化钛合金/不同过渡层（Si,Ti,Cr）/DLC薄膜界面进行了分析,并通过磁控溅射技术在钛合金表面制备了不同过渡层/DLC薄膜,系统研究了过渡层对钛合金表面DLC薄膜结合力的影响。其次,通过有限元模拟了钛合金表面多层DLC薄膜外载荷响应特性,并利用等离子体化学气相沉积（PECVD）在钛合金表面制备了多层DLC薄膜,研究了多层结构与薄膜承载能力的关联规律,主要结论如下:（1）TiO₂/（Si,Ti,Cr）/diamond第一性原理计算结果表明:针对氧封端TiO₂/（Si,Ti,Cr）界面,Si,Ti,Cr与TiO₂界面粘附功分别为5.31 J/cm²,5.22 J/cm²和1.32 J/cm²,界面成键强弱为Si-O>Si-Ti>Si-Cr;对于（Si,Ti,Cr）/diamond界面,Si/diamond,Ti/diamond以及Cr/diamond界面粘附功分别为9.15 J/m²,7.25 J/m2和4.40 J/m²,界面成键强弱依次为C-Si>C-Ti>C-Cr。因此,从理论上讲三种不同过渡层中Si过渡层界面与基体和DLC薄膜结合力最强。（2）磁控溅射制备的Ti6Al4V/（Si,Ti,Cr）/DLC薄膜实验结果表明:Cr,Ti和Si过渡层DLC薄膜内应力依次降低,分别为-1.72 GPa,-1.57 GPa,和-1.45 GPa,临界载荷分别为12.5 N,15.3 N和18.1 N。因此,Si过渡层薄膜具有低的应力和高的临界载荷,即膜基结合力最强,这与第一性原理计算结果一致。（3）有限元模拟钛合金表面不同周期（15 p,20 p,30 p,50 p）多层DLC薄膜压痕的结果表明:在低载荷（压痕深度500 nm）下,15,20,30和50周期多层薄膜的最大径向应力先减小后增加,其值分别为-9387.26 MPa,-9224.64 MPa,-9243.71 MPa和-9233.25 MPa,等效应力和剪切应力值的变化与径向应力值变化趋势相同,即20周期的多层涂层承载力较高。然而,在高载荷（压痕深度为3000 nm）下,随着周期数增加多层涂层的径向应力、等效应力和剪切应力逐渐减小,即在高载荷下多层薄膜承载能力随薄膜周期数增多而增加。（4）PECVD法在钛合金表面制备的不同周期数多层高Si掺杂DLC/低Si掺DLC薄膜研究表明:随着薄膜周期的增加内应力不断降低,15,20,30和50周期薄膜的内应力分别为-0.98 GPa,-0.80 GPa,-0.77 GPa和-0.49 GPa,50周期的多层薄膜具有最高硬度（12.6 GPa）和杨氏模量（106.1 GPa）。随周期数增加多层DLC薄膜临界载荷依次增加。同时,在维氏压痕实验中,500g载荷下20周期多层薄膜的裂纹数量和裂纹的扩展范围最小,但1000g载荷下50周期多层DLC薄膜裂纹数量以及扩展范围最小,实验研究结论与有限元模拟结果一致。