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目前市面上的传感器应用大多是分立式,且无法于一些苛刻环境中使役。温度、压力是制造业生产过程中最需要实时监测的两种属性,为了响应“中国制造2025”,面向我国智能制造产业的需求,本文制备集传感与防护功能一体热阻/压阻金属薄膜及复合防护多层涂层,在基体表面制备,使其在满足能原位测试温度或压力的同时,能满足耐磨损的要求。本文的主要研究内容及结论如下:（1）制备W/AlTiN型热阻薄膜及复合防护涂层,优化制备工艺,并研究其热阻性能及表面力学性能。首先在绝缘基体上通过磁控溅射制备W热阻薄膜（温度传感薄膜）,再于其表面磁控溅射AlN绝缘层和AlTiN耐磨防护涂层,研究不同沉积温度（200℃至400℃）以及不同AlTiN涂层厚度（270 nm至1.6μm）对AlTiN涂层结构、力学性的影响及作用机制,探究其对W薄膜热阻性能的影响及作用机制。并研究退火后的多层样品热阻性能及表面力学性能的变化。通过在W中掺杂适量Ti可以提高W薄膜的热阻性能,改变WTi薄膜（6.8 at.%Ti、93.2 at.%W）沉积时的离子源辅助电流（0至8 A）,研究离子源辅助沉积电流大小对其结构及热阻性能的影响。增加WTi薄膜厚度（由400 nm增加至870 nm）,研究不同厚度的WTi薄膜热阻性能变化。最后于WTi薄膜表面电弧沉积AlTiN涂层,对比沉积AlTiN涂层前后的样品热阻性能变化,以及研究多层结构的力学性能。（2）制备W/AlTiN型热阻薄膜及复合防护涂层,当AlTiN涂层其沉积温度达到400℃时,于下层W中会有少量体心立方α-W转化为面心立方β-W,但对W薄膜TCR（电阻温度系数）影响不大,变化为:降低0.06×10-3/℃;当AlTiN涂层厚度大于900nm时,W薄膜的TCR明显下降,由1.17×10-3/℃下降至0.90×10-3/℃,热阻性能降低,其原因是AlTiN涂层厚度增加,AlTiN残余压应力增大,于受压状态下W晶格内其声子振动加剧、电子传输受阻,因而温升电阻变化灵敏性下降,导致热阻性能下降。而退火后的W薄膜其热阻性能因残余应力释放可进一步上升,(300℃时达到1.32×10-3/℃)退火前其电阻与温度变化关系趋于线性,线性相关度高达98%以上,而退火后则呈指数相关,且多次重复温度电阻关系测试均能得到较一致的结果,表明具有良好热加载循环稳定性。AlTiN涂层的沉积温度对多层结构的力学性能影响最大,AlTiN涂层的沉积温度越低,力学性能越好,AlTiN涂层沉积温度为200℃时硬度为21.6±2.6GPa,弹性模量为165±5 GPa。WTi薄膜（6.8 at.%Ti、93.2 at.%W）在厚度为400 nm时,TCR值为1.84×10-3/℃。本文研究离子源辅助沉积对WTi薄膜热阻性能的影响,结果表明,增加离子源辅助沉积电流,会降低WTi薄膜沉积速率及TCR值,当离子源辅助沉积电流为8 A时,WTi薄膜沉积速率由8.8 nm/min（0 A）降低至6.7 nm/min,TCR值降低至0.77×10-3/℃。若增加WTi薄膜厚度至870 nm,其TCR值增大为1.92×10-3/℃,增加WTi薄膜厚度导致体电阻值减小约0.12Ω。于WTi薄膜表面制备AlN绝缘层后再次电弧蒸发沉积1.2μm厚度AlTiN涂层,WTi薄膜厚度降低至700 nm,因残余压应力导致其TCR值降低至1.79×10-3/℃。AlTiN涂层其硬度与弹性模量分别达到29.4±4.0 GPa和387±50 GPa。（3）制备CuMnNi/AlTiN型压阻薄膜及复合防护涂层,优化制备工艺,并研究其压阻性能及表面力学性能。本文中所制备CuMnNi薄膜其厚度均为400 nm,均由磁控溅射方法制备。首先考察基体表面粗糙度对CuMnNi薄膜压阻性能的影响。先后分别于表面粗糙度为Ra 3.2的基体和表面粗糙度小于10 nm的基体。在表面粗糙度为Ra 3.2的基体上沉积CuMnNi薄膜,再于CuMnNi薄膜表面磁控溅射AlN和AlTiN涂层,对比沉积AlTiN涂层前后,样品的压阻系数变化,以及沉积AlTiN涂层后的多层样品的力学性能。再于表面粗糙度小于10 nm的基体上沉积CuMnNi薄膜,再于CuMnNi薄膜表面磁控溅射AlN,阴极电弧蒸发方法制备AlTiN涂层,改变AlTiN涂层的沉积偏压（0至200 V）与AlTiN涂层的厚度（400 nm至1.5μm）,来研究不同偏压下、AlTiN涂层不同厚度下的样品压阻性能已经力学性能变化情况。（4）制备CuMnNi/AlTiN型压阻薄膜及复合防护涂层,结果表明,基体表面粗糙度较高（Ra 3.2）的样品压阻性能测试的重复性较差,其压阻系数约为7×10-4/GPa,而对多个AlTiN厚度不超过650 nm的CuMnNi/AlN/AlTiN多层样品其压阻系数也约7×10-4/GPa,表明表面AlTiN耐磨防护涂层厚度不超过650 nm时CuMnNi压阻性能不受影响,其力学性能测试结果为:硬度为15.2±3.0 GPa,弹性模量为364±163GPa。若于表面粗糙度较低（小于10 nm）基体上分别制备CuMnNi薄膜及CuMnNi/AlN/AlTiN多层,结果表明,在镜面基体上制备的CuMnNi薄膜压阻测试的重复性较好,且压阻系数较高,约14.9×10-4/GPa,在其表面电弧沉积AlTiN涂层,偏压越高,界面结合越好,AlTiN涂层晶粒越细化,晶界越小,而沉积偏压为0的样品,其CuMnNi薄膜的结构与厚度均受到较大的影响,压阻系数也较低,仅9.2×10-4/GPa,AlTiN涂层沉积时间不同的样品也是一样的规律,界面结合越好,CuMnNi薄膜厚度与结构受的影响越小,压阻系数越高,压阻系数最高为13.6×10-4/GPa,其力学性能也较好,硬度与弹性模量分别为30.4±1.6 GPa和466±58 GPa。（5）对热阻/压阻薄膜及复合防护涂层进行水浴加热和试验探索。先使用热阻薄膜及复合防护涂层进行水浴加热测试,分别测试沸腾酒精与沸腾去离子水的温度,再计算误差,误差约5%。再对热阻/压阻薄膜及复合防护涂层进行划痕测试探索试验,实时记录电阻值变化,由此计算出瞬时温度与压力的变化情况,结果表明,接触点的瞬时温度变化受载荷变化影响较大,由最初5 N载荷时的0.53℃到15 N载荷时的93.9℃,而压力变化受载荷和速率影响均较小,10 N、10 mm/min下的划痕测试平均应力最高为0.09 GPa,15 N、2.5 mm/min下的划痕测试平均压力最高为0.50 GPa,结合模拟仿真进行分析,10 N时的测试结果与仿真结果接近。再对热阻/压阻薄膜及复合防护涂层进行直线往复式摩擦磨损探索试验,为了防止涂层被破坏,选用较小的载荷和较小的频率,记录摩擦磨损过程中电阻值的变化情况并进行分析,结果表明,改变载荷和频率,在较小的范围内,热阻薄膜及复合防护涂层均未出现明显的电阻值变化,说明摩擦磨损过程中,其表面未发生明显温度变化,而压阻薄膜及复合防护涂层样品电阻值出现来回往复的振荡式变化,其运动轨迹与摩擦系数变化也为振荡式,有效应力值变化略大于模拟仿真值,模拟仿真中的应力变化较小,具体原因有待进一步探索与研究。（6）基于实验中的检测设备,通过实际测试结果和相关理论公式进行计算,W热阻薄膜样品可测试温度最小量程为0.043℃,WTi热阻薄膜样品可测试温度最小量程为0.024℃,测温范围为室温至400℃。CuMnNi压阻薄膜测试压力范围为0至2400 N。热阻或压阻薄膜测试中最大误差均仅5%左右。