类金刚石(DLC)薄膜具有高硬度、低摩擦系数以及化学稳定性好、耐腐蚀等优越性能,作为表面防护材料广泛应用在航天、机械、汽车、生物医学和光学等各种工业领域,其中,掺硅类金刚石薄膜(Si-DLC)拥有极低的摩擦系数且热稳定性好。本论文以碳化硅材料为基底,通过非平衡磁控溅射技术制备了 Si-DLC薄膜,将部分样品在不同温度下进行退火热处理,并对其表面形貌、结构成分和力学性能进行表征;研究载荷、摩擦速度、退火温度等对Si-DLC薄膜摩擦磨损性能的影响;同时结合分子动力学模拟,从微观角度探究Si-DLC薄膜在摩擦过程中的原子状态变化。研究结果表明:(1)Si-DLC薄膜由C、Si元素组成,其中C原子主要形成sp2和sp3两种杂化结构,且以sp3杂化居多,Si元素与C形成稳定的Si-C键。拉曼检测结果显示,Si-DLC薄膜退火温度在400℃以下时,拉曼曲线未发生明显变化,而400℃～500℃时拉曼曲线出现明显的D峰,薄膜明显石墨化。适当温度热处理后Si-DLC薄膜的硬度和弹性模量优于未处理过的,对薄膜进行纳米划痕实验,发现薄膜声发射信号和摩擦力信号没有出现突变,膜基的结合性能较好。(2)对Si-DLC薄膜进行分子动力学建模和摩擦磨损模拟,研究发现:载荷的增加会使Si-DLC薄膜的摩擦力和磨损率增加;摩擦速度会使磨损率降低;当退火温度较低时,薄膜的摩擦力和磨损率变化较小,但当退火温度超过400℃时,其摩擦力和磨损率发生突变;薄膜内Si的增加能改善薄膜的摩擦,但Si的大量引入会使薄膜的磨损增加。(3)对Si-DLC薄膜进行摩擦磨损实验,发现载荷的增加会使薄膜的摩擦系数略微降低,磨损加剧;薄膜的摩擦系数随摩擦速度的增加呈下降趋势;此外,退火热处理后的初始摩擦系数均大于未退火处理,退火温度较低(<300℃)时,薄膜发生少量石墨化,更容易形成转移膜,使平均摩擦系数下降;当退火温度达到400℃时,薄膜的氧化和石墨化加剧,与仿真摩擦力和磨损率突变温度一致;陶瓷摩擦配副的摩擦磨损性能整体上要优于金属配副。