1.一种具有高服役寿命的宽温域自润滑纳米结构薄膜材料,其特征在于,所涉及的纳米结构薄膜为多元多层结构,由三种调制层构成;一调制层为自润滑层,具有纳米胶囊结构,其中胶囊核为C和Ag,胶囊壳为非晶Al2O3;另一调制层为硬质层,是面心立方的TiN;还一调制层为梯度层,其位于自润滑层和硬质层之间,由非晶Al2O3和面心立方TiN构成。
2.根据权利要求1所述的一种具有高服役寿命的宽温域自润滑纳米结构薄膜材料,其特征在于,以Al2O3‑Ag‑C/Al2O3‑TiN/TiN三种调制层的组合为最小单元周期设置,调制周期在10~500nm之间。
3.根据权利要求1所述的一种具有高服役寿命的宽温域自润滑纳米结构薄膜材料,其特征在于,自润滑层中C、Ag、Al和O的含量分别为1‑20at.%、1‑30at.%、5‑90at.%和8‑
85at.%;梯度层中Al、Ti和O含量分别为10‑30at.%、30‑80at.%和10‑40at.%;硬质层中Ti、N和O含量分别为45‑55at.%、45‑55at.%和0‑10at.%。
4.根据权利要求1所述的一种具有高服役寿命的宽温域自润滑纳米结构薄膜材料,其特征在于,控制润滑层中胶囊壳厚度在10‑50nm,胶囊核直径在5‑20nm。
5.根据权利要求1所述的一种具有高服役寿命的宽温域自润滑纳米结构薄膜材料,其特征在于,控制润滑层、梯度层和硬质层的调制比在(1~1.5):(0.1~0.8):(1~5)。
6.根据权利要求5所述的一种具有高服役寿命的宽温域自润滑纳米结构薄膜材料,其特征在于,三种调制层的调制比为12:1:6。
7.根据权利要求1所述的一种具有高服役寿命的宽温域自润滑纳米结构薄膜材料,其特征在于,薄膜总厚度为1~5μm。
8.根据权利要求1至7任一项所述的一种具有高服役寿命的宽温域自润滑纳米结构薄膜材料,其特征在于,通过如下方法制备:步骤一:将硬质合金表面基片表面作镜面处理,随后分别用无水乙醇和丙酮超声波清洗15min,用热空气吹干后装入复合型高真空多靶磁控溅射设备的制膜舱内的可旋转基片架上,制膜舱内预先设定好Al2O3靶、Ag‑C合金靶和TiN靶的位置,硬质合金或陶瓷基体表面基片到Al2O3靶、Ag‑C合金靶和TiN靶的距离固定在80cm;
步骤二:对复合型高真空多靶磁控溅射设备的制膜舱进行抽真空操作,真空室本底真‑4
空度优于6.0×10 Pa后向真空室中通入纯度为99.999%的Ar2起弧;
步骤三:在沉积薄膜之前通过挡板隔离硬质合金或陶瓷基体表面基片与离子区;
步骤四:挡板隔离好后,打开Al2O3靶、Ag‑C合金靶和TiN靶,各靶进行10min预溅射以除去靶材表面的杂质;
步骤五:移开挡板,固定溅射气压为0.3Pa,衬底加热300℃,在沉积自润滑层时,固定Al2O3靶、Ag靶、C靶150、40和80W,同时关闭TiN靶,制备由非晶Al2O3包裹的Ag和C,沉积时间为380s;在沉积梯度层时,固定Al2O3靶和TiN靶150、150W,同时关闭Ag靶、C靶,制备由晶体TiN和非晶Al2O3两相构成的TiN/Al2O3,沉积时间为90s;在沉积硬质层时,TiN靶150W,同时关闭Al2O3靶、Ag靶、C靶,制备较高结晶度的TiN,沉积时间为300s;
步骤六:随后往复循环上述沉积调制层若干次。
9.根据权利要求8所述的一种具有高服役寿命的宽温域自润滑纳米结构薄膜材料,其特征在于,在步骤四后先旋转挡板,Ag‑C合金靶工作,在硬质基体表面基片上预溅射200nm的Ag‑C过渡层,随后再进行步骤五。