金属间化合物是一种具有相对强度高、抗腐蚀能力强、抗氧化能力好、密度低和耐高温等集诸多优点于一身的材料,在我国民用和航空工业领域都是一种非常重要的研究和应用。发动机涡轮叶片工作时的温度可以达到1580-1650℃,对于耐高温、低密度、高强度的结构材料也提出了更高的技术要求。作为一种典型难熔金属硅化物,Mo Si2由于其具有较优的耐热性、比强度、比使用寿命、导热性和耐氧化能力,以及较优的陶瓷材料柔韧性与热加工能力而备受国家和航空部门青睐。本文采用多靶磁控共溅射技术在钛合金及硅片基底表面原位合成了Mo Si2硬质涂层,研究了沉积温度、硅靶功率对涂层的相结构、显微结构及机械性能的影响规律,并通过使用XRD、SEM、纳米压痕仪等表征手段,对晶体结构、显微形貌、表/截面形貌、化学成分及分布、硬度、弹性模量、断裂韧性等进行了相关分析。主要研究内容如下:研究不同靶功率条件下,单质硅靶以及单质钼靶的沉积速率,获得最佳的硅靶与钼靶的最佳匹配功率,为原位合成化学计量比的Mo Si2涂层建立实验基础。研究不同硅靶功率（硅、钼靶共溅射,硅靶直流溅射功率分别为50W、100W、150W、200W、300W、400W）对Mo Si2纳米晶涂层的相组成、微观组织结构以及机械性能（包括:硬度、韧性等）的影响规律。研究不同沉积温度（分别为200℃、400℃、600℃、800℃）对Mo Si2纳米晶涂层的相组成、微观组织结构以及机械性能（硬度、韧性等）的影响规律。主要研究结果如下:采用单质靶材在时间一千二百秒,温度为室温的情况下分别采用不同功率沉积涂层,并测量其厚度来计算沉积速率,在相同功率下钼靶的沉积速率远远高于硅靶。在不同硅靶功率下制备的Mo-Si涂层具有不同的物相结构,在硅靶功率为50W、100W、150W以及200W时,涂层的相主要是Mo Si2。其它功率下制备的Mo-Si涂层具有无定型结构。不同的硅靶功率下制备的Mo-Si涂层与基材之间通过观察具有紧密的结合,界面清晰,没有明显的间隙,裂纹和其他缺陷,当硅靶功率为200W及以上时,涂层截面没有观察到柱状晶体的存在。Mo-Si涂层的硬度随硅靶功率的升高而升高,弹性模量先增大然后减小再增大。Mo-Si涂层的韧性整体呈上升趋势,H/E值先减小再增大再减小,且在Si靶功率为200W时达到最大值0.08359,其整体变化幅度较小;而薄膜的H~3/E~2值变化趋势亦为先增大再减小,总体来看Mo-Si涂层材料的韧性没有受到硅靶功率增加的强烈影响。不同沉积温度下制备的Mo-Si涂层具有不同的物相结构,沉积温度在400℃及以上的Mo-Si涂层主要是六方相Mo Si2组成,且存在明显的择优取向。使用磁控溅射在特定条件下制备的Mo-Si涂层晶体尺寸小于40 nm,属于纳米级晶粒。根据扩散激活能与晶粒生长半径跟温度的关系计算出Mo Si2在该系统中的扩散激活能Q=6311.8716 J/mol。因此可以推测通过基底加温,提高被溅射粒子到达基底表面的能量,为粒子扩散,成核长大等行为提供能量,被溅射粒子通过吸收能量,克服扩散所需的势垒,进而增加结晶几率,这也是这种情况下能够产生纳米结构的主要原因。不同沉积温度下制备的Mo-Si涂层均与基底无明显的空隙,也没有观察到明显的裂纹等缺陷,涂层与基底界面清洗可见。在沉积温度为600摄氏度及800摄氏度时可以通过截面形貌观察到Mo-Si涂层中明显的具有柱状晶结构的存在。随着沉积温度温度的升高,Mo-Si涂层的纳米硬度不断提高。当基底温度为800℃时,纳米硬度最大,为11.75GPa。Mo-Si涂层的弹性模量随着沉积温度的升高先增大然后减小,韧性整体呈下降再上升的趋势。H/E随之增大,且在沉积温度为800℃时达到最大值0.137,H~3/E~2值变化趋势亦为随着沉积温度增大而增大。结论:使用磁控溅射在特定条件下制备的Mo-Si涂层晶体尺寸小于40 nm,属于纳米级晶粒。根据扩散激活能与晶粒生长半径跟温度的关系计算出Mo Si2在该系统中的扩散激活能Q=6311.8716 J/mol。因此可以推测通过基底加温,提高被溅射粒子到达基底表面的能量,为粒子扩散,成核长大等行为提供能量,被溅射粒子通过吸收能量,克服扩散所需的势垒,进而增加结晶几率,这也是这种情况下能够产生纳米结构的主要原因。本工作从实验结果总结获得沉了多靶共焦磁控溅射原位沉积Mo Si2纳米晶涂层的最佳实验条件（沉积温度为600摄氏度、钼靶功率75W、硅靶功率100W）,但其中关于溅射气压、在沉积过程中增加偏压等对涂层的组织结构性能影响规律尚未进行研究,对于Mo Si2纳米晶涂层还可以添加其它元素靶材或者反应气体,解决Mo Si2纳米晶涂层的不足。