本项目属于材料加工及工具表面改性技术领域，即物理气相沉积（Physical Vapor Deposition，简称PVD）硬质薄膜性能及应用。国外PVD技术已发展很快，在各行业广泛应用，并成为主流表面处理办法。国内PVD技术虽然起步晚，但发展速度快，在高硬度、多组元、多层膜研究领域已取得巨大进步，涂层性能、设备及工艺也逐渐接近于国际水平。伴随高强度材料发展及复杂成型加工对于硬质薄膜性能提出更高要求，超硬、耐磨、抗高温已成为开发工具薄膜的关键性能指标。但超硬薄膜在沉积过程中由于膜/基晶格失配、物理性质差异及粒子轰击效应会导致应力集中，膜/基结合力弱，难以形成厚膜而呈现超硬特性。上述现象已成为目前超硬薄膜开发普遍面对的共性问题，同时也是制约国内涂层技术实现超越的关键问题，尤其是在超硬薄膜的实际应用方面无突破性进展。  本项目研发团队自2010年开展PVD涂层技术的理论及应用研究，累计承接项目研发经费3000余万元，发表学术论文40篇，授权专利20项，研究成果居国内先进水平，2018年获批“上海物理气相沉积（PVD）超硬涂层及装备工程技术研究中心”（见沪科[2018]499号文）。目前研发团队正致力于具有金刚石结构的超硬碳质薄膜、cBN薄膜研究，并取得突破性成果，解决了微米级厚膜沉积的超硬特性与结合力弱的矛盾问题，为超硬膜的制备及应用提供理论支撑和技术创新。基于理论研究及技术经验总结，本项目主要在以下几方面取得突破：  (1)室温堆积超硬碳质薄膜。薄膜的超硬特性与结合力不仅与膜/基织构有关，还受沉积条件影响。碳膜对于温度的敏感性源于高温石墨化倾向及热应力，低温沉积技术是制备高sp3-C含量碳膜的关键方法，但低温会降低碳膜与基体界面附着力。本项目研发了一种在硬质合金基体上及室温条件下气相沉积超硬碳膜堆积技术，为增强界面附着力，采用高能粒子轰击及碳基薄膜作为硬质合金材料表面改性层后再沉积超硬碳膜。该技术堆积的碳质薄膜硬度值为HV4796，上述技术指标在国内未见报道。  (2)超硬微米级cBN薄膜堆积。cBN结构类似于金刚石，但其薄膜生长过程中会产生较大的内应力，膜厚达到纳米级尺寸时便发生薄膜从硬质合金基体剥落现象，结合力弱是开发cBN薄膜的主要障碍。为提高膜/基结合力，研发团队采用分段法制备cBN涂层，薄膜成核阶段采用高能量作用，促进薄膜形核，在生长阶段采用低能量、高温度的方法，改善薄膜的晶体结构，降低薄膜内应力累积，并辅以氮基薄膜做过渡层，抑制Co二次扩散。本研究成果成功实现在工具表面堆积单面2μm厚cBN膜层，薄膜硬度为HV3455，上述技术指标在国内未见报道。  经科技查新，与国内同类技术相比，本研究成果综合技术在国内处于先进水平。近三年新增产值5.3亿元，创造利税2.65亿元。