本研究拟通过双联沉积工艺改善铝合金在重载荷条件下的耐磨性能，即采用MPO/PVD双联沉积技术在铝合金表面获得Al2O3/TiN复合膜层，研究得到以下结论： 1、 采用MPO/PVD双联沉积技术获得Al2O3/TiN复合膜层在技术、经济上是可性的。在技术上，用MPO工艺沉积所得Al2O3膜层硬而厚，可提高基体表面承载能力，用PVD技术沉积所得TiN膜层硬而薄，摩擦系数低，两者性能互补。在经济上，MPO成本较低，而PVD工艺的应用亦已趋成熟。 2、 本研究获得了用MPO工艺制备Al2O3膜层的电解质优化配方及最佳工艺参数，其优化配方为：KH2PO4 10g/l, H3PO4 4ml/l, (NH3)2Mo7O24 6 g/l, Na2CO3 5 g/l；最佳工艺参数：电源：交流电源，电流密度 5A/dm2, 终极电压 340V，频率 300Hz，氧化时间 65min。在此工艺条件下，可获得厚度为135μm的氧化膜，而且膜层不会出现烧蚀。 3、 研究表明，电解液成分、电流密度、终极电压、频率以及氧化时间等处理参数对膜层的厚度、硬度和显微结果有显著影响，在处理参数达到临界值之前，膜层厚度和硬度随着处理参数的增加而增加；当处理参数超过临界值时，随着氧化时间的延长，膜层的生长速度减慢，膜层孔隙率增加，硬度下降；随着电参数的增加，膜层表面会出现烧蚀、热裂等缺陷，使膜层硬度降低，从而导致膜层失效。 4、 研究发现，在含磷电解质中获得的Al2O3膜层有较高的电导率，而在PVD过程中采用高频直流脉冲电源（用于提供偏置电压）可避免在MPO膜层上进行TiN物理气相沉积过程中产生放电，消除其对基体的损害。 5、 本研究探索了Al2O3膜层厚度、膜层中微孔分布均匀性以及孔隙率对膜层性能的影响关系，发现： l 随着MPO氧化膜厚度的增加，其所能承受的载荷亦增大，膜层的结合力、耐磨性和硬度等性能均得到改善。 2 当膜层上微孔的分布随着膜层厚度的增加变的不均匀时，膜层硬度随着厚度的增加反而略有降低，其承受载荷能力和耐磨性能的提高亦明显减慢。 3 当膜层孔隙率随着膜层厚度的增加而增加时，会影响膜层硬度、载荷承受能力及其耐磨性能的提高，但影响较小。 6、 对PVD法沉积所得单层TiN膜层的研究发现： l XRD和SEM检测结果表明，TiN膜层主要由立方相TiN组成，其显微结构为致密柱状结构。 2 通过对复合膜层检测结果的比较发现：当偏置电压为-10V，气压为1Pa时，所获得的Al2O3/ TiN（220）复合膜层的硬度最低。当偏置电压为-80V，气压为0.5Pa时，所获得的Al2O3/ TiN（111）复合膜层的硬度最高，耐磨性能最佳。这是由不同处理参数对TiN膜层性能的影响引起的。 3 复合膜层具有很高硬度和耐磨性能，而且其载荷承受能力和耐磨性能均比TiN单层膜和铝合金基体有显著提高。 7、 复合膜层耐磨损试验结果表明，在重载荷条件下复合膜层的耐磨性明显优于单层TiN膜层，也优于Al2O3陶瓷膜，在干摩擦和润滑摩擦条件下均是如此： l 随着MPO氧化膜厚度的增加，其对TiN膜层的支撑作用加强，在实验条件下，厚度为135μm的MPO底层氧化膜对TiN膜层的支撑作用最为明显，可避免其在重载荷下产生变形和失效，提高其结合力和硬度；同时，复合膜层可提高氧化铝膜层的耐磨性能，提高其在重载荷条件下的载荷承受能力。此外，在重载荷摩擦条件下，对厚MPO底层氧化膜的选择要考虑其孔隙率的影响，尽量减小微孔对复合膜层载荷承受能力的影响。 2 在干摩擦条件下，复合膜层的摩擦系数为0.21～0.23，比MPO氧化膜的摩擦系数（0.67～0.70）有显著降低。同时与TiN膜层相比，复合膜层的耐磨性能和载荷承受能力均有显著提高：在载荷为300N，摩擦速度为0.36m/s的条件下，其使用寿命从100～160m提高到2688m，磨损量从189～210g降低到12g；在载荷为800N，摩擦速度为0.72m/s条件下，其使用寿命为1019m，磨损量为26g。通过划痕试验检测，复合膜层的临界载荷Lc为80N，较TiN膜层的临界载荷Lc（14～17N）有显著提高。 3 在润滑摩擦条件下复合膜层的载荷承受能力和磨损量均较干摩擦有显著改善。而且，因为在膜层微孔内渗入了润滑油，膜层的摩擦系数仅为0.004，比在干摩擦条件下的摩擦系数（0.21～0.23）有显著降低，减少了膜层的磨损。 4 针盘磨损试验结果表明，复合膜层的磨损率和摩擦性能均比TiN膜层有显著改善。 7.2 展望 在以后的复合膜层研究工作中，还有大量工作有待完成： 1、 研究改进型交流电源和非平衡交流电源对MPO膜层性能的影响，研究其对复合膜层力学性能和耐磨性能的影响。 2、 研究交流电流中负半周期电流对铝合金微等离子体氧化膜层孔隙率以及载荷承受能力的影响。 3、 研究TiN沉积处理参数，如N2气体流速、靶材上通过的电流等，对复合膜层性能的影响。 4、 研究比较划痕试验和耐磨试验的检测结果，并进行其它摩擦检验，如冲击试验，以对复合膜层性能进行更加深入的研究。 研究复合膜层在与其它材料相互摩擦或在不同润滑条件下进行摩擦时的耐磨性能，从而进一步研究处理参数对复合膜层性能的影响。